電流負(fù)反饋放大器的原理分析與CAA計(jì)算機(jī)輔助分析設(shè)計(jì)
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圖6 開環(huán)增益隨閉環(huán)增益變化的特性曲線
1．3 電流負(fù)反饋放大器在音頻應(yīng)用上的優(yōu)勢(shì)
首先，電流負(fù)反饋放大器可以較好地兼顧非線性失真與瞬態(tài)互調(diào)失真這兩項(xiàng)指標(biāo)。眾所周知，環(huán)路增益是衡量一個(gè)放大器保持原始信號(hào)保真度的重要指標(biāo)。現(xiàn)代的電壓負(fù)反饋放大器為了減小瞬態(tài)互調(diào)失真，不得不減小負(fù)反饋深度，從而降低了環(huán)路增益，導(dǎo)致閉環(huán)增益誤差增大，非線性失真增大。而電流負(fù)反饋放大器由于有閉環(huán)增益和閉環(huán)帶寬無關(guān)的重要特性，只要反饋電阻RF保持不變，不論閉環(huán)增益如何變化，環(huán)路增益都保持不變，從圖6也可以看到，環(huán)路增益即開環(huán)增益曲線以下與閉環(huán)增益曲線以上所包圍的面積，雖然閉環(huán)增益改變了，但環(huán)路增益不變。因此，可以根據(jù)需要確定閉環(huán)增益而不必考慮是否會(huì)影響到閉環(huán)增益誤差和非線性失真。其次，電流負(fù)反饋放大器的開環(huán)傳輸阻抗的主極點(diǎn)頻率比電壓負(fù)反饋放大器高，高頻時(shí)的環(huán)路增益相對(duì)地大于電壓負(fù)反饋放大器。當(dāng)信號(hào)頻率增加時(shí)電流負(fù)反饋放大器的閉環(huán)增益誤差就較小，高頻信號(hào)的非線性失真也小。
表1 OPA603和OPA621的失真特性
| 失真 | 增益 | 閉環(huán)增益ACL=2 | 閉環(huán)增益ACL=10 | ||
| OPA603 | OPA621 | OPA603 | OPA621 | ||
| 二次諧波失真 | -65dB | -68dB | -63dB | -50dB | |
| 三次諧波失真 | -78dB | -90db> | -62dB | -70dB | |
| 等效BIT數(shù) | 10.5 | 11 | 10 | 9 | |
| 表1是電流負(fù)反饋運(yùn)放OPA603和電壓負(fù)反饋運(yùn)放OPA621在不同負(fù)反饋深度（閉環(huán)增益）條件下的失真特性，OPA603在閉環(huán)增益為2和10時(shí)，諧波失真變化很小，OPA621在閉環(huán)增益增大時(shí)，諧波失真明顯變大，等效BIT數(shù)由11BIT降為8 BIT。再次，電壓負(fù)反饋放大器有GBW的限制，減小反饋深度就要犧牲帶寬指標(biāo)，而電流負(fù)反饋放大器的閉環(huán)帶寬與閉環(huán)增益無關(guān)。最后，電流負(fù)反饋放大器的轉(zhuǎn)換速率一般比電壓負(fù)反饋放大器要好，因?yàn)殡娏髫?fù)反饋放大器的轉(zhuǎn)換速率主要是由輸入信號(hào)幅度和邊緣決定的，理論上沒有轉(zhuǎn)換速率的限制，而且對(duì)所有的階躍輸入信號(hào)都產(chǎn)生理想的單極點(diǎn)指數(shù)輸出響應(yīng)。圖7是電流負(fù)反饋運(yùn)放LT1352的轉(zhuǎn)換速率與輸入階躍信號(hào)幅度的關(guān)系，可見，轉(zhuǎn)換速率是隨輸入信號(hào)幅度呈線性增長(zhǎng)的。電壓負(fù)反饋放大器的轉(zhuǎn)換速率是由電路內(nèi)部決定的與輸入信號(hào)無關(guān)的定值。因而在大信號(hào)輸入時(shí)，電流負(fù)反饋放大器的轉(zhuǎn)換速率比電壓負(fù)反饋放大器高得多，確保了電流負(fù)反饋放大器在大信號(hào)輸出時(shí)的功率帶寬遠(yuǎn)大于一般電壓負(fù)反饋放大器，獲得了大幅度高頻信號(hào)的低失真重放。由此可以得出，在閉環(huán)增益較高、反饋深度較淺、功率帶寬越來越寬的現(xiàn)代音頻放大器的應(yīng)用中，電流負(fù)反饋放大器比電壓負(fù)反饋放大器有利得多。
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