0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看技术视频
  • 写文章/发帖/加入社区
会员中心
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

深度理解运放增益带宽积

工程师看海 来源:工程师看海 作者:工程师看海 2023-04-18 11:09 次阅读

原文来自微信公众号:工程师看海

增益带宽积是运算放大器的重要参数之一,指的是运放的增益和带宽的乘积,这个乘积是个常数,且等于运放的开环增益穿越0dB的时候的频率。

以运放opa2333为例,在datasheet中可以查到GBW这个参数,是350kHz。在开环增益频率曲线中可以看到,当增益穿越0dB时对应的频率也是350kHz.

pYYBAGQ-CcuAbEqEAAClBWdIfZw772.jpg

poYBAGQ-CcuAKuihAAEGu3AiLX8649.jpg

G是闭环增益(计算GBW时按放大倍数算),BW是运放的带宽限制。也有的材料说Gain是开环增益,其实单独对于增益带宽积而言,带宽频点的开环增益和闭环增益非常接近,可以近似认为是一样的,下文就介绍具体原因。

我们以同相放大电路为例进行具体分析,下图是同相比例放大电路的示意图,它的闭环放大倍数A:

pYYBAGQ-CcyAYBktAAAJ0eQfEPU084.jpg

F是反馈系数,G和F的计算过程在以前的文章中有过详细介绍。

《虚短虚断是怎么来的?长篇好文介绍深度负反馈》

https://www.dianyuan.com/eestar/article-4845.html

如果闭环放大倍数是100,手册中GBW是350kHz,那么理论上带宽BW=350/100=3.5kHz。

poYBAGQ-CcyAVBrtAAAaFnTtAO0513.jpg

下图画出了开环增益频率曲线Go和闭环增益频率曲线Gc,Go和Gc的交点处,二者大小相等,闭环增益Gc相比于低频时20log(1/F)下降了3dB,此时的频率Fc就是3dB带宽。当频率低于Fc时,开环增益Go和闭环增益Gc不同,当频率超过Fc时二者大小一样 ;随着频率继续增大,Go、Gc曲线穿越0dB时的频率即为增益带宽积。

pYYBAGQ-Cc2Aee81AABChCvJkcs366.jpg

我们重新设置放大电路的电阻,得到一个新的增益Gc’,见上图,我们再取一个闭环增益Gc’,Gc’降低3dB与Go相交时的频率为Fc’,如果把纵坐增益换成放大倍数A,那么A(Gc)与Fc的乘积约等于A(Gc’)与Fc’的乘积,这个乘积就是常数GBW。

咱们仿真来具体分析下,下图是仿真电路,调节R1来改变放大倍数,我们修改R1的阻值,分别取9k、99k、999k、9999k、99999k,对应放大倍数分别是10(20dB)、100(40dB)、1000(60dB)、10000(80dB)、100000(≈90dB)倍。仿真文件获取方法,公众号后台回复:增益带宽

poYBAGQ-Cc6ARAwoAACHyPLiwWo282.jpg

画出AC交流分析结果,闭环增益曲线见下左图,粗线是100000倍放大,此时曲线与datasheet中Gain曲线基本一致,这两个增益此时相等,当闭环增益很大时,闭环增益曲线就接近开环增益曲线。我们实际设计电路时,不能把闭环增益设置的太大,参考以前文章:

《虚短虚断是怎么来的?长篇好文介绍深度负反馈》

poYBAGQ-Cc6AOk8lAAFWJ1oaCoE560.jpg

继续介绍上图,opa2333的GBW是350KHz。对于10(20dB)倍的闭环增益,随着频率的升高,增益会降低,-3dB的频点Fc是47.9Khz,此时放大倍数G衰减到7.1倍,Fc*G = 47.9*7.1=354Khz≈GBW 350khz。

再看下100倍闭环放大,下图红色是5.8Khz输入信号,绿色是放大后的输出信号,可以看到信号并没有放大到100倍,通过万用表测量有效值计算,输入信号有效值是0.1mV,输出信号有效值是0.7048mV,实际放大倍数:0.7048/0.1=70.48倍。根据GBW 350Khz计算5.8Khz的理论放大倍数:GBW/5.8K = 350/5.8=60.3倍,与实测的70.48还是有差距的。

如果既要满足带宽又要满足放大倍数,此时就要考虑更高增益带宽积的运放了.

pYYBAGQ-Cc-AIn7vAAenCGMTjfk375.jpg

以上就是增益带宽积的介绍,如果想要更精确的放大,还给增益带宽积保留足够的余量,要保证手册的参数大于时间应用的需求,此外,还要考虑压摆率等参数。

如果看到这里,请点赞、收藏、分享三连!

原文来自微信公众号:工程师看海

限时免费扫码进群,交流更多行业技术

poYBAGQ-CgqADSVqAAMZcJ4j6Gk748.jpg

推荐阅读▼

电池、电源

硬件文章精选

华为海思软硬件开发资料

审核编辑:汤梓红

声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
  • 运算放大器
    +关注

    关注

    215

    文章

    4888

    浏览量

    172502
  • 运放
    +关注

    关注

    47

    文章

    1151

    浏览量

    52963
  • 虚断
    +关注

    关注

    2

    文章

    46

    浏览量

    10436
  • 开环增益
    +关注

    关注

    0

    文章

    27

    浏览量

    9824
  • 虚短
    +关注

    关注

    2

    文章

    52

    浏览量

    10869
收藏 人收藏

    评论

    相关推荐

    增益带宽和压摆率讲解

    发挥部分的设计主要考虑运增益带宽和压摆率,当时小师弟用NE5532做波形放大时,发现方波的边沿时间过长,影响了占空比的测量,于是我提醒了改用压摆率大的运
    发表于 09-22 18:25 1.1w次阅读
    运<b class='flag-5'>放</b>的<b class='flag-5'>增益</b><b class='flag-5'>带宽</b><b class='flag-5'>积</b>和压摆率讲解

    opa859里有单位增益增益带宽,并且单位增益带宽增益带宽的两倍,为什么?

    opa859里有单位增益增益带宽,并且单位增益带宽
    发表于 08-02 07:34

    隔离运没有增益带宽之类的参数吗?

    隔离运没有增益带宽之类的参数吗? 峰值2-5V,频率40Khz方波电压信号 不失真传输 推荐什么那一颗隔离运呢?
    发表于 08-08 06:12

    如何去理解增益带宽 、开环运带宽、闭环系统的带宽这几个参数?

    用一个开环运构成一个闭环负反馈系统,运放开环增益为A(S),负反馈系数为F(常数,比如电阻分压),我现在遇到几个问题有点模糊,不知道该怎么选择自己需要的运: 经常听说的闭环系统“增益
    发表于 08-12 07:05

    请问增益带宽GBP与单位增益带宽之间有什么联系?

    增益带宽GBP与单位增益带宽之间有什么联系?怎么用增益带宽
    发表于 08-14 06:20

    单位增益带宽已知,怎么求增益带宽GBP?

    单位增益带宽已知,怎么求增益带宽GBP?有的电压反馈型运的datasheet没有给出GBP
    发表于 09-11 06:01

    LM158运增益带宽与它所构建的带通滤波器中心频率有什么具体的关系?

    LM158运增益带宽与它所构建的带通滤波器中心频率有什么具体的关系? 注:我通过仿真实验发现,运
    发表于 09-18 06:25

    文氏桥震荡频率受运增益带宽的影响

    文氏桥发生的正弦波频率受到运增益带宽的影响,实际产生正弦波的频率会小于设计值。求问是不是增益带宽
    发表于 09-22 14:47

    增益带宽是什么?

    在百度百科上发现两个版本的GB:版本一:放大器的增益带宽(指定为GBWP,GBW,GBP或GB)是放大器带宽
    发表于 12-07 23:15

    的单位增益带宽/增益带宽/压摆率分别怎么选取

    的单位增益带宽增益带宽和压摆率分别怎么选取,选取依据是什么
    发表于 04-25 10:08

    请问如何理解运的电压追随电路?

    如何理解运的电压追随电路?
    发表于 03-16 12:06

    求助,如何理解跨阻放大器的增益带宽

    通用运ADA4666-2的定义为 请问如何理解这种区别? 跨阻放大器的反馈电阻以及反馈电阻的寄生电容都会影响跨阻放大器的带宽。那么这个f=10MHz下增益
    发表于 11-17 06:38

    带宽增益的关系是什么?

    带宽增益的关系是什么? 运(Operational Amplifier,简称OP)是一种高增益、直流耦合、电压反馈放大器。在电路设计
    的头像 发表于 09-17 17:14 3892次阅读

    为何电流反馈型运没有增益带宽

    为何电流反馈型运没有增益带宽? 电流反馈型运算放大器是一种用于放大信号、增加电路增益并控制电路中电流的放大器。与电压反馈型运
    的头像 发表于 10-30 10:16 619次阅读

    读了这么久的增益带宽竟然错了?!

    在运放开环增益频率曲线中,在一定频率范围内,运的开环增益与对应的频率乘积为常数:增益带宽(G
    的头像 发表于 07-09 08:45 452次阅读
    读了这么久的<b class='flag-5'>增益</b><b class='flag-5'>带宽</b><b class='flag-5'>积</b>竟然错了?!