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運(yùn)算放大器帶寬,究竟該如何選擇?

發(fā)布時(shí)間:2018-07-12 責(zé)任編輯:lina

【導(dǎo)讀】在使用運(yùn)算放大器時(shí),有很多關(guān)于如何選擇反饋電容的文章,但我認(rèn)為這是錯(cuò)誤的方法。無(wú)論我們的半導(dǎo)體制造商認(rèn)為什么,工程師都不會(huì)先選擇運(yùn)算放大器,然后通過(guò)它建立一個(gè)電路!大多數(shù)工程師在尋找滿足這些要求的零件之前會(huì)列出了一系列性能要求。

互阻抗放大器是一種通用運(yùn)算放大器,其輸出電壓取決于輸入電流和反饋電阻:
 


看到圖1所示的電路放大光電二極管輸出電流。幾乎所有互阻抗放大器電路都需要與反饋電阻并聯(lián)的反饋電容器(CF),以補(bǔ)償放大器的反相節(jié)點(diǎn)的寄生電容,以保持穩(wěn)定性。
 

圖1:反饋電容器CF補(bǔ)償光電二極管接觸電容和運(yùn)算放大器輸入電容
 
在使用運(yùn)算放大器時(shí),有很多關(guān)于如何選擇反饋電容的文章,但我認(rèn)為這是錯(cuò)誤的方法。無(wú)論我們的半導(dǎo)體制造商認(rèn)為什么,工程師都不會(huì)先選擇運(yùn)算放大器,然后通過(guò)它建立一個(gè)電路!大多數(shù)工程師在尋找滿足這些要求的零件之前會(huì)列出了一系列性能要求。
 
考慮到這一點(diǎn),最好首先確定電路中允許的最大反饋電容器,然后選擇具有足夠增益帶寬積(GBW)的運(yùn)算放大器,以便與反饋電容穩(wěn)定工作。
 
以下是確定互阻抗放大器所需運(yùn)算放大器帶寬的簡(jiǎn)便方法的步驟。
 
步驟1:確定最大允許反饋電容。
 
反饋電容器和反饋電阻器形成放大器的頻率響應(yīng)中形成一個(gè)極點(diǎn):
 
 
高于該極點(diǎn)頻率,電路的放大率便會(huì)降低。最大反饋電容器值可由反饋電阻器和所需帶寬確定:
 
 
通過(guò)使反饋電容器等于或小于公式3計(jì)算的值,我們可以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,重新繪制了圖1的電路,以顯示光電二極管的接觸電容(CJ)以及放大器的差分(CD)和共模(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)品規(guī)格中提供。
 
圖2:顯示反相節(jié)點(diǎn)電容的互阻抗放大器電路
 
從圖中可以清楚地看出,CJ、 CD和CCM2是并聯(lián),因此反相輸入端電容為:
 
 
由于非反相端接地,CCM1不會(huì)增加輸入電容。此時(shí),CD和CCM2可能未知,因?yàn)槲覀儧](méi)有選擇特定的運(yùn)算放大器。在添加之后,我經(jīng)常使用10pF作為合理估計(jì)。然后可以用確切的值代替,以確定特定的運(yùn)算放大器是否合適。
 
現(xiàn)在我們已經(jīng)確定了CF和CIN的值,現(xiàn)在我們可以計(jì)算出所需的運(yùn)算放大器帶寬。



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