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運(yùn)算放大器: 單位增益穩(wěn)定放大器和非完全補(bǔ)償放大器

作者: 時(shí)間:2016-10-16 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

大家公認(rèn)的事實(shí)是單位增益穩(wěn)定放大器比非完全補(bǔ)償放大器更流行,且取得了壓倒性的優(yōu)勢(shì)。這說明什么呢?

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/201610/308014.htm

單位增益穩(wěn)定放大器(一般稱為UGS)通常在增益配置為1時(shí)是穩(wěn)定的,它將輸出信號(hào)完全反饋到運(yùn)放的反向輸入端。但是,將運(yùn)放增益設(shè)置為1的時(shí)候當(dāng)做穩(wěn)定性最差的情況是不正確的,我們把這種情況看做是常見的惡劣條件才比較合理。

非完全補(bǔ)償放大器有更小的補(bǔ)償電容,所以獲得了更大的增益帶寬和更高的壓擺率。盡管更高的速度通常需要更多功耗,在相同的電流下工作時(shí),非完全補(bǔ)償放大器能夠達(dá)到更高的速度,但這必須是在噪聲增益遠(yuǎn)大于1,而不是單位增益的情況下。我的同事Soufiane最近寫了一些關(guān)于非完全補(bǔ)償放大器的文章,但是我還有其他一些觀點(diǎn)。

圖1畫出了理想的UGS和非完全補(bǔ)償放大器的增益和頻率響應(yīng)曲線的關(guān)鍵部分。非完全補(bǔ)償放大器的增益帶寬積是10MH z,UGS的增益帶寬積2MHz,非完全補(bǔ)償放大器的增益帶寬積是UGS的5倍,壓擺率也比UGS高。通常情況下,UGS的單位增益帶寬略小于它的增益帶寬積。非完全補(bǔ)償放大器的單位增益帶寬是它的增益帶寬積的一半。我們不能使這些運(yùn)放的噪聲增益接近單位增益帶寬,因?yàn)樵?MHz的第二個(gè)極點(diǎn)會(huì)極大地影響這個(gè)區(qū)域的增益或者相位,相位裕量將會(huì)相當(dāng)小或者為零。

圖1.jpg

非完全補(bǔ)償放大器好像有一些神秘,使得一些用戶不知道他們的電路是否穩(wěn)定。

圖2a顯示了一個(gè)普遍的錯(cuò)誤。盡管這個(gè)運(yùn)放的增益為-10,但是反饋回路上的一個(gè)電容使得高頻部分的頻率響應(yīng)曲線變得不平坦。在穩(wěn)定性涉及到單位增益的高頻部分,這個(gè)電容可以視為短路。使用一個(gè)較小的電容來補(bǔ)償反饋網(wǎng)絡(luò)以獲得平坦的響應(yīng)曲線是可取的,但是一個(gè)大電容會(huì)造成曲線不平坦,這肯定會(huì)帶來問題。

圖2.jpg

同樣地,圖2b中的并聯(lián)反饋濾波器帶來了一些問題,犧牲了濾波器的部分低頻增益。圖2c中的積分器也是另一種不恰當(dāng)?shù)姆峭耆a(bǔ)償放大器的應(yīng)用。

我們已經(jīng)提升了運(yùn)放的設(shè)計(jì)能力?,F(xiàn)在我們變得更聰明且擁有更好的IC設(shè)計(jì)流程。我們現(xiàn)在可制造功耗只有幾百微安的運(yùn)放,而在過去需要幾十毫安。所以,現(xiàn)代的UGS在速度和功耗上能夠更加接近,甚至優(yōu)于過去的非完全補(bǔ)償放大器。盡管如此,非完全補(bǔ)償型放大器在一些要求更高的應(yīng)用場合可能會(huì)是一個(gè)更好的方案。

我并不是完全鼓勵(lì)選擇非完全補(bǔ)償放大器而不是UGS。這兩種運(yùn)放都有他們各自的優(yōu)劣,你應(yīng)該根據(jù)你的實(shí)際設(shè)計(jì)來做選擇。無論你選擇哪種運(yùn)放,你應(yīng)該清楚地理解它們之間的差異和存在的問題。

下面是一些非完全補(bǔ)償放大器和UGS的對(duì)比:

OPA228(OPA227UGS版本)精密,低噪聲BJT運(yùn)放

OPA637(OPA627UGS版本)精密,高速JFET運(yùn)放

OPA345(OPA344UGS版本)軌對(duì)軌CMOS運(yùn)放

LMP7717(LMP7715UGS版本)88MHz CMOS運(yùn)放



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