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运算放大器选型技巧-润石运算放大器一级代理商

更新时间: 2019-06-14
阅读量:2574

在为选择运算放大器型号发愁?

嘿,润石运算放大器一级代理商英锐恩科技分享运算放大器型号选择指南。可直接咨询英锐恩官网客服专业人士为您提供运算放大器选型指导。

在网上搜索选择运算放大器选型指南文章作为选型参考,但是有些方法是不正确的。大部分工程师都是先罗列一系列性能要求,再找能满足的运算放大器型号。所以,深圳英锐恩科技认为较为简单的方法是先确定电路中允许的最大反馈电容器,然后选择一个具有足够增益带宽积 (GBW) 的运算放大器,以便能与该反馈电容器稳定工作。

润石运算放大器一级代理商深圳英锐恩科技教你如何快速确定运算放大器带宽。

互阻抗放大器是一款通用运算放大器,其输出电压取决于输入电流和反馈电阻器:

运算放大器互阻抗运算放大器


我经常见到图 1 所示的这款用来放大光电二极管输出电流的电路。几乎所有互阻抗放大器电路都需要一个与反馈电阻器并联的反馈电容器 (CF),用以补偿放大器反相节点的寄生电容,进而保持稳定性。

基于运算放大器的光电二极管输出电流电路

图 1:反馈电容器 CF 可补偿光电二极管接点电容及运算放大器输入电容



互阻抗放大器确定所需运算放大器带宽的简易方法的步骤。


步骤 1:确定允许的最大反馈电容。

反馈电容器连同反馈电阻器构成放大器频率响应中的一个极点:

运算放大器范阔电阻器构成的放大器频率响应

高于这个极点频率时,电路的放大性就会降低。最大反馈电容器值可由反馈电阻器和所需的带宽确定:

运算放大器最大反馈电容值公式

我们可通过让反馈电容器等于或小于公式 3 计算得到的值,来确保电路满足带宽要求。

步骤 2:确定放大器反相输入端电容。

在图 2 中,重画了图 1 的电路,以显示光电二极管的接点电容 (CJ) 以及放大器的差分 (CD) 及共模(CCM1、CCM2)输入电容。这些值通常在运算放大器和光电二极管的产品说明书中提供。

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图 2:显示反相节点电容的互阻抗放大器电路
从本图中可以很明显看到 CJ、CD 和 CCM2 是并联的,因此反相输入端电容是:

运算放大器中反向输入端电容公式

由于非反相端接地,因此 CCM1 不会增加输入电容。这时候 CD 和 CCM2 可能还不知道,因为我们还没有选择特定的运算放大器。我经常将 10pF 作为其相加过后的合理估计值。随后可用确切值来替代,以确定特定运算放大器是否合适。
既然我们已经确定了 CF 和 CIN 的值,那现在就能计算出所需的运算放大器带宽。我将在第二部分介绍该计算,并在设计实例中应用以上过程。

上边介绍了互阻抗放大器所需运算放大器带宽的三步计算过程中的前两步,最后一个步骤包括使用本计算过程的设计实例。
步骤 3:计算所需运算放大器增益带宽积
进行基本稳定性分析,我们将获得本步骤背后的逻辑,如果您只想进行计算,可以直接跳到公式 5。图 1 是用于分析的 tiNA-TI™ 电路。反馈环路使用大电感器 (L1) 中断,而电压源则可通过大电容器 (C1) AC 耦合至该环路。该环路在运算放大器输出端中断,以便输入电容的效果包含在分析中。我们可执行 AC 传输特性,并使用后处理器生成开环增益 (AOL) 和噪声增益 (1/β) 曲线(图 2)。

运算放大器中的中互阻抗放大器反馈


图 1:中断互阻抗放大器的反馈并生成 AOL 和 1/β 曲线


运算放大器典型互阻抗放大器电路

图 2:典型互阻抗放大器电路的 AOL 和 1/β 曲线图


1/β 曲线上有 3 个关注点。首先,在以下频率位置有一个零点:
1.jpg

在该频率以上,1/β 曲线以每十倍频程 20dB 的速率增加。接下来,在公式 2 频率位置有一个极点:
2.jpg

这会导致 1/β 曲线“变平”。最后,1/β 曲线将在以下频率位置与 AOL 曲线相交:
3.jpg

在公式 5 中,fGBW 是运算放大器的单位增益带宽。为保持稳定性,AOL 曲线必须在 1/β 曲线变平时与 1/β 曲线相交(假设是一个单位增益稳定的运算放大器)。如果 AOL 曲线在 1/β 曲线上升时与 1/β 曲线相交(如图 4 中虚线所示),电路可能会震荡。这可为我们带来以下规则:
4.jpg

将 fI 和 fp 的公式带入该规则,并求解单位增益带宽,我们可得到以下实用公式:
5.jpg

公式 5 消除了为互阻抗放大器设计选择运算放大器时的一道难题。选择具有足够带宽的运算放大器,不但可确保获得足够的信号带宽,而且还有助于避免潜在的稳定性问题!