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如何設(shè)計運算放大器增益誤差,設(shè)計指南來幫你

發(fā)布時間:2015-02-23 責(zé)任編輯:sherryyu

【導(dǎo)讀】選擇合適的運算放大器 (op amp) 時,首先要做的便是確定系統(tǒng)通過該放大器進(jìn)行傳輸?shù)男盘枎挕R坏┐_定下來這一點,便可以開始尋找正確的放大器。來自高速設(shè)計專家的告誡是:應(yīng)該避免使用相對應(yīng)用而言速度過快的模擬器件。因此,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。
 
它聽起來好像是一種較好的產(chǎn)品選擇方案,但是這種設(shè)計方法將可能會帶來災(zāi)難性的后果。實驗室中,可能會發(fā)現(xiàn)當(dāng)將應(yīng)用最大頻率的輸入正弦波信號置入系統(tǒng)時,放大器的輸出信號并未穿過希望的全刻度模擬范圍。信號增益遠(yuǎn)低于預(yù)期。放大器的轉(zhuǎn)換速率等級超出所需。另外,您并沒有驅(qū)動放大器輸出至電源軌中。那到底是在哪里出錯了呢?
 
不要再反復(fù)檢查電阻值了!在增益單元中設(shè)計某個放大器時,為這項工作選擇備選放大器時需要了解一些事情。例如,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,想要容許多少增益誤差?閉環(huán)噪聲增益就是放大器增益,就像一個小電壓源與運算放大器同相輸入串聯(lián)。
 
是的是的下面通過例子來說明這個問題。例如,以1 MHz信號帶寬 (SBW) 開始,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環(huán)頻率響應(yīng);或者您認(rèn)為合適的開環(huán)頻率響應(yīng)。放大器 GBWP 為 16 MHz。
該電壓反饋放大器的開環(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
圖 1 該電壓反饋放大器的開環(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 開環(huán)增益曲線的增益為:
在我們的例子中,1 MHz頻率下放大器的開環(huán)增益 (AVOL-SBW) 等于 16 V/V。但是,沒什么好抱怨的。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,同時您知道因產(chǎn)品和溫度的不同,放大器的 GBWP 會改變 30% 最大值,則您需要一個具有 247 MHz GBWP 的放大器。產(chǎn)品選擇部分的指導(dǎo)公式如下:
在為您的電路選擇放大器時,請使用該公式獲得一次過關(guān)。在您確定放大器的帶寬以后,便可以開始深入研究您應(yīng)用的其它重要放大器特性,例如:電壓補償或噪聲。
 
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