最近談到運(yùn)放，有客人說(shuō)：運(yùn)放看起來(lái)很簡(jiǎn)單，可是我隨便選兩顆來(lái)評(píng)估，輸出的信號(hào)明顯失真，請(qǐng)問(wèn)是怎么回事呢？

 

對(duì)于運(yùn)放來(lái)說(shuō)，它會(huì)有幾個(gè)關(guān)鍵參數(shù)會(huì)影響運(yùn)放的性能：開環(huán)增益、共模抑制比、輸入失調(diào)電壓、輸入失調(diào)電流、輸入偏置電流、差模輸入電壓、3dB帶寬、壓擺率、單位增益帶寬或者增益帶寬積等。

 

今天，我們來(lái)討論一下增益帶寬積，下圖是運(yùn)放內(nèi)部晶體管的數(shù)學(xué)模型：

在用戴維南定理做等效代換之前，我們不妨先來(lái)重點(diǎn)回憶一下電容等效公式，它在后面的模型設(shè)計(jì)中會(huì)非常有用

 

 

低頻工作時(shí)，電容的阻抗特別大，高頻工作時(shí)，電容的阻抗特別小，我們一般在中頻段，把級(jí)間電容視為開路，耦合電容視為短路，低頻工作時(shí)，主要考慮耦合電容，高頻工作時(shí)，主要考慮級(jí)間電容，那么，根據(jù)以上設(shè)定，我們分別得出其對(duì)應(yīng)的中頻、低頻和高頻等效模型來(lái)一一分析。

 

 

運(yùn)放的中頻等效模型

 

按照中頻特性等效模型，中頻放大倍數(shù)

 

 

運(yùn)放的低頻等效模型

 

按照低頻等效模型，低頻放大倍數(shù)

 

 

為方便簡(jiǎn)化，我們?cè)O(shè)定一個(gè)下限頻率，此下限頻率由輸出阻抗來(lái)決定的，中頻特性和低頻特性之間存在一個(gè)函數(shù)關(guān)系：

 

 

運(yùn)放的高頻等效模型

 

同樣，我們?cè)賮?lái)看看高頻特性，高頻放大倍數(shù)

 

 

我們同樣設(shè)定一個(gè)上限限頻率，此上限限頻率由輸出阻抗來(lái)決定的，中頻特性和低頻特性之間存在一個(gè)函數(shù)關(guān)系：

 

 

綜合以上信息，考慮到耦合電容和結(jié)電容的影響，根據(jù)電壓放大倍數(shù)建立一個(gè)新的數(shù)學(xué)模型

 

 

根據(jù)以上這些公式，我們發(fā)現(xiàn)運(yùn)放在10倍下限頻率和1/10倍上限頻率之間，會(huì)有一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的工作區(qū)間

 

 

結(jié)合實(shí)際應(yīng)用中，通常來(lái)說(shuō)，一般的運(yùn)放產(chǎn)品中，上限頻率遠(yuǎn)大于下限頻率，所以，我們?cè)O(shè)定運(yùn)放有一個(gè)通頻帶，運(yùn)放在這個(gè)通頻帶中工作穩(wěn)定

 

 

根據(jù)以上公式表明，通頻帶和中頻放大倍數(shù)近似于一個(gè)常數(shù)，我們定義這個(gè)常數(shù)為增益帶寬積。

 

在運(yùn)放通常能實(shí)現(xiàn)全覆蓋的模型傳遞函數(shù)中，運(yùn)放在設(shè)定的1/10倍上限頻率（多數(shù)情況下，運(yùn)放具有很好的低頻特性，下限頻率一般為0）能正常工作，所以，我們都會(huì)建議客戶選取10倍增益帶寬的運(yùn)放來(lái)達(dá)到最佳匹配，當(dāng)然，以上公式并不適合所有的運(yùn)算放大器模型，對(duì)于電流反饋型的運(yùn)算放大器，以上推導(dǎo)不成立。

 

美國(guó)微芯公司（Microchip）最近發(fā)布一款零漂移、低功耗、小體積運(yùn)放產(chǎn)品。

 

主要特點(diǎn)：

 

漂移特性

失調(diào)電壓          <25uV

 

溫漂              150Nv/℃

CMRR/PSRR      110dB

 

功耗特性

10MHz GBWP功耗電流1.6mA

 

 

（來(lái)源：本文系21ic論壇網(wǎng)友wolfe_yu原創(chuàng)）