我需要多大的運(yùn)算放大器帶寬？（2）

　　在上篇博客中，我介紹了互阻抗放大器所需運(yùn)算放大器帶寬的三步計算過程中的前兩步。在本文中，我不僅將介紹最后一個步驟，而且還將介紹使用本計算過程的設(shè)計實例。

　　步驟3：計算所需運(yùn)算放大器增益帶寬積

　　進(jìn)行基本穩(wěn)定性分析，我們將獲得本步驟背后的邏輯，如果您只想進(jìn)行計算，可以直接跳到公式 5。圖 1 是用于分析的TINA-TI? 電路。反饋環(huán)路使用大電感器 (L1) 中斷，而電壓源則可通過大電容器 (C1) AC 耦合至該環(huán)路。該環(huán)路在運(yùn)算放大器輸出端中斷，以便輸入電容的效果包含在分析中。我們可執(zhí)行 AC 傳輸特性，并使用后處理器生成開環(huán)增益 (AOL) 和噪聲增益 (1/β) 曲線(圖 2)。

　　圖1：中斷互阻抗放大器的反饋并生成AOL和1/β曲線

　　圖2：典型互阻抗放大器電路的AOL和1/β曲線圖

　　1/β 曲線上有 3 個關(guān)注點。首先，在以下頻率位置有一個零點：

　　在該頻率以上，1/β 曲線以每十倍頻程 20dB 的速率增加。接下來，在公式 2 頻率位置有一個極點：

　　這會導(dǎo)致 1/β 曲線“變平”。最后，1/β 曲線將在以下頻率位置與 AOL 曲線相交：

　　在公式 5 中，fGBW是運(yùn)算放大器的單位增益帶寬。為保持穩(wěn)定性，AOL曲線必須在 1/β 曲線變平時與 1/β 曲線相交(假設(shè)是一個單位增益穩(wěn)定的運(yùn)算放大器)。如果 AOL曲線在 1/β 曲線上升時與 1/β 曲線相交(如圖 4 中虛線所示)，電路可能會震蕩。這可為我們帶來以下規(guī)則：

　　將 fI和 fp的公式帶入該規(guī)則，并求解單位增益帶寬，我們可得到以下實用公式：

　　公式 5 消除了為互阻抗放大器設(shè)計選擇運(yùn)算放大器時的一道難題。選擇具有足夠帶寬的運(yùn)算放大器，不但可確保獲得足夠的信號帶寬，而且還有助于避免潛在的穩(wěn)定性問題!

　　設(shè)計實例

　　現(xiàn)在，我把這個過程運(yùn)用在設(shè)計實例中，并對比采用兩個運(yùn)算放大器時的電路性能。一個運(yùn)算放大器符合我們所計算的增益帶寬要求，另一個不符合。該設(shè)計實例的要求如表 1 所示。

　　表 1：互阻抗放大器的實例性能要求

　　首先，我們計算可使電路穩(wěn)定并達(dá)到帶寬目標(biāo)的最大反饋電容：

　　下一步，我們將確定放大器反相輸入端電容。由于我們還沒有為電路選擇運(yùn)算放大器，因此我們不知道 CD和 CCM2的值。記住，我在第 1 部分中建議將 10pF 作為該電容的合理電容估計值。

　　最后，我們可計算運(yùn)算放大器的增益帶寬要求：

　　在該實例中，我將對比表 2 中所列的兩個運(yùn)算放大器：

　　表2：設(shè)計實例中兩個運(yùn)算放大器的增益帶寬積對比

　　從前面的計算中我們知道，這兩個運(yùn)算放大器中的一個 (OPA313) 不具備電路所需的足夠帶寬。但實際上，這怎么會影響電路工作呢?