运算放大器增益误差设计指南

2011-02-22 16:41:06来源: www.ed-china.com 关键字:运算放大器  设计指南  TI  驱动放大器
  您坐下来为您的电路选择合适的运算放大器 (op amp) 时,首先要做的便是确定系统通过该放大器进行传输的信号带宽。一旦您确定下来这一点,您便可以开始寻找正确的放大器。来自高速设计专家的告诫是:您应该避免使用相对您的应用而言速度过快的模拟器件。因此,您要尽量选择一种闭环带宽稍高于信号最大频率的放大器。

  它听起来好像是一种较好的产品选择方案,但是这种设计方法将可能会给您的应用板带来灾难性的后果。在实验室中,您可能会发现当您将应用最大频率的输入正弦波信号置入系统时,您放大器的输出信号并未穿过希望的全刻度模拟范围。信号增益远低于预期。您放大器的转换速率等级超出所需。另外,您并没有驱动放大器输出至电源轨中。哪里出错了呢?

  不要再反复检查您的电阻值了!在增益单元中设计某个放大器时,为这项工作选择备选放大器时您需要了解一些事情。例如,您的信号最大带宽 (SBW) 是多少?放大器闭环噪声增益 (NG) 是多少,以及考虑中的放大器的增益带宽产品 (GBWP) 是什么?另外,您想要容许多少增益误差?闭环噪声增益就是放大器增益就像一个小电压与运算放大器同相输入串联

  让我们通过例子来说明这个问题。例如,以1 MHz信号带宽 (SBW) 开始,图 1 所示放大器电路噪声增益(NG = 1 + 9R/R)为10V/V。图1还显示了具有相对于该电路刚好足够带宽的放大器的开环频率响应;或者您认为合适的开环频率响应。放大器 GBWP 为 16 MHz。


图1:该电压反馈放大器的开环增益和闭环增益具有16 MHz的增益带宽产品和10 V/V的电路噪声增益。

  由图 1 所示可知,像它这样的运算放大器可以支持 1 MHz 频率 10 V/V (20 dB) 的增益,但我们需要进一步研究。SBW 开环增益曲线的增益为:

运算放大器增益误差设计指南(电子系统设计)

  在我们的例子中,1 MHz频率下放大器的开环增益 (AVOL-SBW) 等于 16 V/V。但是,没什么好抱怨的。该电路的闭环增益误差等于 NG/(AOL-SBW + NG)。在我们的例子中,1 MHz 闭环增益误差等于 0.385,即 38.5% 的增益误差!

  就该电路而言,如果您想要容许放大器 0.05 的增益误差,同时您知道因产品和温度的不同,放大器的 GBWP 会改变 30% 最大值,则您需要一个具有 247 MHz GBWP 的放大器。产品选择部分的指导公式如下:

运算放大器增益误差设计指南(电子系统设计)

  在为您的电路选择放大器时,请使用该公式获得一次过关。在您确定放大器的带宽以后,您便可以开始深入研究您应用的其它重要放大器特性,例如:电压补偿或噪声。

参考文献

  1. 《增益误差会影响运算放大器的选择》,作者:Bendaoud, Soufiane,Planet Analog,2006 年 7 月

  2. 《运算放大器增益分析》,作者:Mancini, Ron,EDN,2000 年 12 月 7 日

关键字:运算放大器  设计指南  TI  驱动放大器

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/afdz/2011/0222/article_3506.html
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