究竟運算放大器帶寬如何選擇

2020-11-22 電子發燒友

究竟運算放大器帶寬如何選擇

佚名 發表於 2018-07-12 09:50:18

互阻抗放大器是一款通用運算放大器，其輸出電壓取決於輸入電流和反饋電阻器：

我經常見到圖 1 所示的這款用來放大光電二極體輸出電流的電路。幾乎所有互阻抗放大器電路都需要一個與反饋電阻器並聯的反饋電容器 (CF)，用以補償放大器反相節點的寄生電容，進而保持穩定性。

圖 1：反饋電容器 CF 可補償光電二極體接點電容及運算放大器輸入電容

有大量文章都介紹了在使用某種運算放大器時應如何選擇反饋電容器，但我認為這根本就是錯誤的方法。不管我們半導體製造商相信什麼，工程師都不會先選擇運算放大器，然後再通過它構建電路！大部分工程師都是先羅列一系列性能要求，再尋找能滿足這些要求的部件。

鑑於這種考慮，最好先確定電路中允許的最大反饋電容器，然後選擇一個具有足夠增益帶寬積 (GBW) 的運算放大器，以便能與該反饋電容器穩定工作。

下面是為互阻抗放大器確定所需運算放大器帶寬的簡易方法的步驟。

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成放大器頻率響應中的一個極點：

高於這個極點頻率時，電路的放大性就會降低。最大反饋電容器值可由反饋電阻器和所需的帶寬確定：

我們可通過讓反饋電容器等於或小於公式 3 計算得到的值，來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，以顯示光電二極體的接點電容 (CJ) 以及放大器的差分 (CD) 及共模（CCM1、CCM2）輸入電容。這些值通常在運算放大器和光電二極體的產品說明書中提供。

圖 2：顯示反相節點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 是並聯的，因此反相輸入端電容是：

由於非反相端接地，因此 CCM1 不會增加輸入電容。這時候 CD 和 CCM2 可能還不知道，因為我們還沒有選擇特定的運算放大器。我經常將 10pF 作為其相加過後的合理估計值。隨後可用確切值來替代，以確定特定運算放大器是否合適。

既然我們已經確定了 CF 和 CIN 的值，那現在就能計算出所需的運算放大器帶寬。我將在本博客的下個部分介紹該計算，並在設計實例中應用以上過程。

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