專家專欄丨我能夠將放大器用作衰減器嗎?

2021-02-13 亞德諾半導體

這是一個非常有趣的問題。表面看來這似乎有悖常理,但實際上人們想這麼做確實有一些很好的理由。

當將放大器用作衰減器時,放大器的增益小於單位增益(G < 1),因此一個前提就是放大器必須配置成反相器。

這是因為反相增益為G = –RF/RG,而同相增益為G=(RF/RG)+1。通過簡單分析好像看出,可用作放大器/衰減器的唯一可行配置就是反相,實際上未必,就像前面所述,加在同相放大器之前的無源衰減器提供同相輸出。但也可以用一個差分放大器或者差動放大器,這兩者的增益都是G = RF/RG。於是,實際上既可以採用反相放大器、亦可以採用同相放大器作為衰減器…或者就作為放大器使用。

首先,就是當所用的反饋電阻阻值非常大的時候,這將帶來幾種隱患:一是系統噪聲增大,二是失調電壓變高,還有就是穩定性問題。較大的反饋電阻,加上放大器的輸入和雜散電容,將會在放大器的反饋響應中引入一個極點,從而帶來附加相移,進而減小放大器的相位裕度,並導致不穩定。


還有一個更重要的考慮因素就是噪聲增益,以及它如何與放大器穩定性相關。切記,這裡指的是噪聲增益,而非決定放大器穩定性的信號增益。無論是反相還是同相放大器,此噪聲增益都一樣,均與同相增益相等。例如一個反相放大器,其信號增益為-0.5,同時還有一個1.5的噪聲增益。一旦噪聲增益確定,就可以轉換成開環增益和相位圖,來檢查放大器的相位裕度和穩定性。如果在所選噪聲增益上,其相位裕度為45°以上,該放大器工作才會穩定,如果小於45°,就可能出問題。另外一個方法就是在保持信號增益較低的同時,增加其噪聲增益。

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