互阻放大器帶寬計算方法
2.2 互阻放大器的增益帶寬關系
上述增益帶寬積的概念并不適用于互阻放大器,但通過推導,將會得出增益帶寬積也是互阻放大器的一個重要參數(shù),在增益帶寬積為恒定值的運放中,增益值和帶寬仍然是矛盾的。
在圖4中,由于運放的輸入阻抗很大,根據(jù)米勒效應,Vout和Is之間的關系可以表達為:
一般情況下Cj≠O,并且Cj不可以忽略,它是影響帶寬的一個重要參數(shù)。將式(1)代入式(12)可得傳遞函數(shù)為:
下面將舉例說明式(18)一般是能夠滿足的。假設Cj=20 pF;Rf=50 kΩ,可得:
在式(25)中Rf為互阻放大器的增益,ω3dB為對應3 dB帶寬的源頻率,這樣就完成了互阻放大器增益帶寬關系的理論分析和計算。式(25)指出在源的結電容恒定的情況下,互阻放大器的增益與帶寬的平方乘積是一個常數(shù),顯然在互阻放大器中,增益和帶寬仍是矛盾的。式(25)是以源頻率的形式表達的,兩邊同時乘以(2π)2也可表達為頻率的形式:
2.3 仿真驗證
為了驗證式(25)的正確性,在Multisim中對圖3所示的電路進行仿真,將結電容Cj取一恒定值,運放采用OP37,改變Rf的值,同時測量系統(tǒng)的3 dB帶寬,得到實驗結果如表1所示。本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/187446.htm
從表1可以看出,當取不同的增益電阻時,值的變化很小,基本可以看作是一個常數(shù)。需要說明的是為了增加工作電路的穩(wěn)定性,并展平增益曲線,一般會在Rf并聯(lián)一個很小的電容Cf,Cf的引入會使帶寬有所下降。文獻提供了Cf最小值的計算方法,按照文獻所述,一般情況下CfCj,故在設計時應先用式(25)進行設計,并保留必要的裕度,再考慮Cf的影響。
3 結論
本文得出了互阻放大器的帶寬計算方法,為互阻放大器提供了基本指導。在滿足式(18)的條件下,互阻放大器的增益與帶寬的平方乘積近似為一常數(shù)。在電路設計時,為了滿足帶寬的設計需要,可減小Rf的值,既減小互阻放大器的增益,在后續(xù)電路中通過電壓放大的方式進行增益的調整。和電壓放大電路的設計類似,在互阻放大器中為了增加系統(tǒng)的帶寬,仍可采用多級放大的結構來提高系統(tǒng)的帶寬。
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