在為選擇運(yùn)算放大器型號(hào)發(fā)愁？

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在網(wǎng)上搜索選擇運(yùn)算放大器選型指南文章作為選型參考，但是有些方法是不正確的。大部分工程師都是先羅列一系列性能要求，再找能滿足的運(yùn)算放大器型號(hào)。所以，深圳英銳恩科技認(rèn)為較為簡(jiǎn)單的方法是先確定電路中允許的最大反饋電容器，然后選擇一個(gè)具有足夠增益帶寬積 (GBW) 的運(yùn)算放大器，以便能與該反饋電容器穩(wěn)定工作。

潤(rùn)石運(yùn)算放大器一級(jí)代理商深圳英銳恩科技教你如何快速確定運(yùn)算放大器帶寬。

互阻抗放大器是一款通用運(yùn)算放大器，其輸出電壓取決于輸入電流和反饋電阻器：

我經(jīng)常見(jiàn)到圖 1 所示的這款用來(lái)放大光電二極管輸出電流的電路。幾乎所有互阻抗放大器電路都需要一個(gè)與反饋電阻器并聯(lián)的反饋電容器 (CF)，用以補(bǔ)償放大器反相節(jié)點(diǎn)的寄生電容，進(jìn)而保持穩(wěn)定性。

圖 1：反饋電容器 CF 可補(bǔ)償光電二極管接點(diǎn)電容及運(yùn)算放大器輸入電容

互阻抗放大器確定所需運(yùn)算放大器帶寬的簡(jiǎn)易方法的步驟。

步驟 1：確定允許的最大反饋電容。

反饋電容器連同反饋電阻器構(gòu)成放大器頻率響應(yīng)中的一個(gè)極點(diǎn)：

高于這個(gè)極點(diǎn)頻率時(shí)，電路的放大性就會(huì)降低。最大反饋電容器值可由反饋電阻器和所需的帶寬確定：

我們可通過(guò)讓反饋電容器等于或小于公式 3 計(jì)算得到的值，來(lái)確保電路滿足帶寬要求。

步驟 2：確定放大器反相輸入端電容。

在圖 2 中，重畫了圖 1 的電路，以顯示光電二極管的接點(diǎn)電容 (CJ) 以及放大器的差分 (CD) 及共模（CCM1、CCM2）輸入電容。這些值通常在運(yùn)算放大器和光電二極管的產(chǎn)品說(shuō)明書中提供。

圖 2：顯示反相節(jié)點(diǎn)電容的互阻抗放大器電路
從本圖中可以很明顯看到 CJ、CD 和 CCM2 是并聯(lián)的，因此反相輸入端電容是：

由于非反相端接地，因此 CCM1 不會(huì)增加輸入電容。這時(shí)候 CD 和 CCM2 可能還不知道，因?yàn)槲覀冞€沒(méi)有選擇特定的運(yùn)算放大器。我經(jīng)常將 10pF 作為其相加過(guò)后的合理估計(jì)值。隨后可用確切值來(lái)替代，以確定特定運(yùn)算放大器是否合適。
既然我們已經(jīng)確定了 CF 和 CIN 的值，那現(xiàn)在就能計(jì)算出所需的運(yùn)算放大器帶寬。我將在第二部分介紹該計(jì)算，并在設(shè)計(jì)實(shí)例中應(yīng)用以上過(guò)程。

上邊介紹了互阻抗放大器所需運(yùn)算放大器帶寬的三步計(jì)算過(guò)程中的前兩步，最后一個(gè)步驟包括使用本計(jì)算過(guò)程的設(shè)計(jì)實(shí)例。
步驟 3：計(jì)算所需運(yùn)算放大器增益帶寬積
進(jìn)行基本穩(wěn)定性分析，我們將獲得本步驟背后的邏輯，如果您只想進(jìn)行計(jì)算，可以直接跳到公式 5。圖 1 是用于分析的 tiNA-TI? 電路。反饋環(huán)路使用大電感器 (L1) 中斷，而電壓源則可通過(guò)大電容器 (C1) AC 耦合至該環(huán)路。該環(huán)路在運(yùn)算放大器輸出端中斷，以便輸入電容的效果包含在分析中。我們可執(zhí)行 AC 傳輸特性，并使用后處理器生成開(kāi)環(huán)增益 (AOL) 和噪聲增益 (1/β) 曲線（圖 2）。

圖 1：中斷互阻抗放大器的反饋并生成 AOL 和 1/β 曲線

圖 2：典型互阻抗放大器電路的 AOL 和 1/β 曲線圖

1/β 曲線上有 3 個(gè)關(guān)注點(diǎn)。首先，在以下頻率位置有一個(gè)零點(diǎn)：

在該頻率以上，1/β 曲線以每十倍頻程 20dB 的速率增加。接下來(lái)，在公式 2 頻率位置有一個(gè)極點(diǎn)：

這會(huì)導(dǎo)致 1/β 曲線“變平”。最后，1/β 曲線將在以下頻率位置與 AOL 曲線相交：

在公式 5 中，fGBW 是運(yùn)算放大器的單位增益帶寬。為保持穩(wěn)定性，AOL 曲線必須在 1/β 曲線變平時(shí)與 1/β 曲線相交（假設(shè)是一個(gè)單位增益穩(wěn)定的運(yùn)算放大器）。如果 AOL 曲線在 1/β 曲線上升時(shí)與 1/β 曲線相交（如圖 4 中虛線所示），電路可能會(huì)震蕩。這可為我們帶來(lái)以下規(guī)則：

將 fI 和 fp 的公式帶入該規(guī)則，并求解單位增益帶寬，我們可得到以下實(shí)用公式：

公式 5 消除了為互阻抗放大器設(shè)計(jì)選擇運(yùn)算放大器時(shí)的一道難題。選擇具有足夠帶寬的運(yùn)算放大器，不但可確保獲得足夠的信號(hào)帶寬，而且還有助于避免潛在的穩(wěn)定性問(wèn)題！