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小明砸乱弹琴

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动态Op Amp的限制【1】  

2014-06-17 22:23:00|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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实际的运算放大器只能从直流到一个特定的频率的范围之内提供高增益,而超出这个范围,增益就会随着频率的增加而下降,并且输出相对于输入来说会有一个延时。

最为常见的开环响应是所谓的主极点响应,这是因为它的频谱主要受到一个极点控制。如下图所示为三级运算放大器的方框图,这里gm1是第一级的跨导增益,a2为第二级的电压增益,第三级为跟随输出。Req和Ceq代表了第一级和第二级的公共节点和地之间的净等效电阻和净等效电容。

动态Op Amp的限制【1】 - 苏之淼 - 网易博客

低频增益称为直流增益并记为a0= gm1Reqa2,工作频率的增加会使得Ceq阻抗起作用,增益会在频率fb处开始滚降,这个频率称为主极点频率,fb=1/2πReqCeq

开环增益可以表示为:

动态Op Amp的限制【1】 - 苏之淼 - 网易博客动态Op Amp的限制【1】 - 苏之淼 - 网易博客

如下图所示,为带有内部补偿的运算放大器的典型开环响应,可以发现在f>>fb频率范围上运算放大器的特性表现为一个积分器。它的增益带宽乘积是一个常数GBP=|a(jf)|*f=ft,由于这个原因具有主极点补偿的运算放大器也称为恒定GBP运算放大器。

动态Op Amp的限制【1】 - 苏之淼 - 网易博客

环路增益T的图形可视化

环路增益T=αβ在负反馈中起到了核心的作用,既然α和β通常都是和频率有关的,那么T也是如此。

动态Op Amp的限制【1】 - 苏之淼 - 网易博客

动态Op Amp的限制【1】 - 苏之淼 - 网易博客

上图中两条曲线的相交处的频率fx称为交叉频率,对于运算放大器来说,有用的频率范围是在fx的左边,fx处的T的相位角决定了电路是稳定的还是震荡的。

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