采用寬帶電壓與電流反饋運算放大器的應用要求(06-100)

　　系統(tǒng)設計人員既能用電流反饋運算放大器，也能選擇電壓反饋運算放大器，到底如何決定呢？我們將討論每種放大器最合適的應用，說明為什么某些應用不適合某種放大器。我們通過設計樣例介紹廣泛采用的電路，其中包括新興全差動放大器(FDA，一款獨特的電壓反饋器件)，說明這種器件在什么情況下最適用。

　　放大器的選擇標準

　　就任何給定應用而言，我們可從多種可能的運算放大器中進行選擇。其中主要有兩種類型，即電壓反饋 (VFB) 運算放大器與電流反饋運算放大器 (CFB)，二者之間存在明顯的內在差別，因此分別適應于不同類型的應用。FDA是一款新型的運算放大器，其采用輸出共?？刂骗h(huán)路，它適用的應用類型既與典型的電壓反饋放大器相同，又包括一些專門的應用。

　　在決定采用哪種類型的放大器之前，我們先要考慮設計的輸出信號要求，如所需的最大輸出Vpp與輸出電流以及負載類型等。此外，我們還要考慮諸如穩(wěn)定時間、全功率帶寬或失真要求等必要的動態(tài)特性。這樣，我們不僅可以根據這些要求縮小備選放大器的范圍，而且還可根據所需輸出Vpp的要求采用適當的電源電壓范圍。隨后，我們再根據所需的輸出動態(tài)范圍確定最小的電源電流，從而進一步縮小選擇范圍。通常說來，CFB 對高頻動態(tài)范圍需求而言能實現最佳功率效率，而VFB則能實現更好的噪聲性能，是某些特定類型電路的首選。

　　電壓與電流反饋運算放大器的內部比較

　　為了了解為什么某些電路采用某種類型的放大器會運行得更好，我們必須了解各種放大器的內部拓撲結構，進而得出相關傳輸函數。首先，我們不妨來比較一下用環(huán)路增益格式編寫的 Laplace 傳輸函數這一簡單的表達式。圖 1 顯示了 VFB 的內部結構圖以及內部模型與閉環(huán)傳輸函數。

　　傳輸函數包括分母中的環(huán)路增益 (LG) 項，其決定頻率響應。我們可在相同的坐標軸上繪制 20*Log (A(s)) 與 20*Log(1+R2/R1) 方程式的曲線來了解上述特性。曲線圖中的關鍵問題包括：1) 低頻上兩條曲線的分離(環(huán)路增益的大小)；以及2) 兩條曲線在頻率多大時相交。有時我們把交叉點稱為環(huán)路增益交越，這時傳輸函數的分母項降至 1 + 1e-jθ (其中jθ為表達式的角度)。我們應當注意，該角度與-180度有很大差異，以避免閉環(huán)震蕩或出現峰值。假定簡單的單極響應為A(s)，那么兩項的環(huán)路增益圖如圖2 所示。