您坐下來(lái)為您的電路選擇合適的運算放大器 (op amp) 時(shí),首先要做的便是確定系統通過(guò)該放大器進(jìn)行傳輸的信號帶寬。一旦您確定下來(lái)這一點(diǎn),您便可以開(kāi)始尋找正確的放大器。來(lái)自高速設計專(zhuān)家的告誡是:您應該避免使用相對您的應用而言速度過(guò)快的模擬器件。因此,您要盡量選擇一種閉環(huán)帶寬稍高于信號最大頻率的放大器。
它聽(tīng)起來(lái)好像是一種較好的產(chǎn)品選擇方案,但是這種設計方法將可能會(huì )給您的應用板帶來(lái)災難性的后果。在實(shí)驗室中,您可能會(huì )發(fā)現當您將應用最大頻率的輸入正弦波信號置入系統時(shí),您放大器的輸出信號并未穿過(guò)希望的全刻度模擬范圍。信號增益遠低于預期。您放大器的轉換速率等級超出所需。另外,您并沒(méi)有驅動(dòng)放大器輸出至電源軌中。哪里出錯了呢?
不要再反復檢查您的電阻值了!在增益單元中設計某個(gè)放大器時(shí),為這項工作選擇備選放大器時(shí)您需要了解一些事情。例如,您的信號最大帶寬 (SBW) 是多少?放大器閉環(huán)噪聲增益 (NG) 是多少,以及考慮中的放大器的增益帶寬產(chǎn)品 (GBWP) 是什么?另外,您想要容許多少增益誤差?閉環(huán)噪聲增益就是放大器增益,就像一個(gè)小電壓源與運算放大器同相輸入串聯(lián)。
讓我們通過(guò)例子來(lái)說(shuō)明這個(gè)問(wèn)題。例如,以1 MHz信號帶寬 (SBW) 開(kāi)始,圖 1 所示放大器電路噪聲增益(NG = 1 + 9R/R)為10V/V。圖1還顯示了具有相對于該電路剛好足夠帶寬的放大器的開(kāi)環(huán)頻率響應;或者您認為合適的開(kāi)環(huán)頻率響應。放大器 GBWP 為 16 MHz。

圖1:該電壓反饋放大器的開(kāi)環(huán)增益和閉環(huán)增益具有16 MHz的增益帶寬產(chǎn)品和10 V/V的電路噪聲增益。
由圖 1 所示可知,像它這樣的運算放大器可以支持 1 MHz 頻率 10 V/V (20 dB) 的增益,但我們需要進(jìn)一步研究。SBW 開(kāi)環(huán)增益曲線(xiàn)的增益為:

在我們的例子中,1 MHz頻率下放大器的開(kāi)環(huán)增益 (AVOL-SBW) 等于 16 V/V。但是,沒(méi)什么好抱怨的。該電路的閉環(huán)增益誤差等于 NG/(AOL-SBW + NG)。在我們的例子中,1 MHz 閉環(huán)增益誤差等于 0.385,即 38.5% 的增益誤差!
就該電路而言,如果您想要容許放大器 0.05 的增益誤差,同時(shí)您知道因產(chǎn)品和溫度的不同,放大器的 GBWP 會(huì )改變 30% 最大值,則您需要一個(gè)具有 247 MHz GBWP 的放大器。產(chǎn)品選擇部分的指導公式如下:

在為您的電路選擇放大器時(shí),請使用該公式獲得一次過(guò)關(guān)。在您確定放大器的帶寬以后,您便可以開(kāi)始深入研究您應用的其它重要放大器特性,例如:電壓補償或噪聲。 |