part-16 增益带宽积GBW

(貌似增益带宽积是一个很常见的参数。我怎么从来没听说过。。。)

对于单极点响应,开环增益以6dB/倍频程下降,就是说频率增加一倍,增益会下降两倍。相反,如果频率减半,增益会增加一倍。结果产生所谓的增益带宽积。比如OPA376的datasheet给出的增益带宽积典型值是5.5MHz。其给出的开环增益曲线如下:

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在一些资料中,也常看到运放的单位增益带宽,其定义为:运放的闭环增益为1时,将一个频率可变的恒幅正弦小信号接到运放输入端,随着输入信号频率不断变大,输出信号增益将不断变小。当运放的输出端测得闭环电压增益下降3dB(或是相当于运放输入信号的0.707)时,所对应的信号频率乘以闭环放大倍数1所得的增益带宽积。它是指运放增益为1的时候的-3dB带宽,虽然名称不同,但它与运放的增益带宽积在数值上是相等的。

下面我们详细说下这个曲线,从图中可以看到,在1Hz左右有一个拐点(这个拐点是由内部的补偿电容引起的。另外,绝大多数运放是工作在相移90度的频率内,在这个频率内可以精确计算出在一定纹波内的带宽),之后,开环增益以-6dB/2倍频程(或-20dB/10倍频程)下降。正是因为这个拐点的存在,才使得运放有了增益带宽,这和理想运放中的开环增益无穷大是不一样的。

增益带宽积的值可是有隐含条件的,就是这个值是在小信号下的带宽,这个小信号是多少呢?(印象中是100mV吧),但我们的运放常用来放大大信号,输出都在几伏左右。工程师经常遇见的问题就是计算出来的带宽够啊,怎么实际电路中就不够了呢?原因就是这个。因此大信号还有关注一个参数:压摆率SR。之后再介绍。

总结:增益带宽积是表示小信号的增益带宽,大信号另当别论。

用运放组一个单位增益电路(电压跟随器)如下图,在输入端信号为Vin = Asin(2πft),则输出信号Vout = Bsin(2πft),当输入信号的频率f逐渐增大时,Vout的幅值B会变小。则定义当B=0.707*A(即下降了3dB)时的频率f就是单位增益带宽。

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