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DN001:配置6MHz运算放大器单位增益的反向放大电路信号带宽
发表时间:2021-12-30     阅读次数:    

我们在日常使用电压反馈型放大器时,会遇到这样的问题,电路配置时的信号带宽是多少?6M的放大器设置成单位增益反向放大器的信号带宽是不是等于增益带宽积÷增益 VOUT/VIN)?信号带宽的误解:信号带宽=增益带宽积/噪声增益,这才是计算信号带宽的正确公式。而回到以上问题中,答案是3MHz。这可能和你直觉的6MHz是不同的,我们将在文中具体解释。


概念分析

回到上文的公式信号带宽=增益带宽积/噪声增益,公式中出现了噪声增益,而我们通常设计电路时考虑的是设计输入的信号增益,而非噪声增益,这也是我们文章标题可能得出错误答案的原因。

1. 噪声增益Noise Gain 指出现在与运算放大器输入端串联的噪声源(输入电压噪声)或电压源(输入失调电压)上的增益。注意:噪声增益等同于同相放大器的信号增益是定义规定,由此可以进一步推出,同相和反相配置的放大器,其噪声增益是相同的。

    2.信号增益:指连接反馈环路时施加于输入信号的增益,日常讨论的同相放大和反相放大电路,指的就是信号增益。


    信号增益,噪声增益和带宽分析

    上图为同相输入的放大器配置,其信号增益和噪声增益相同。

    如果设此放大器为CSM1106,其GBP=6MHz,而R2=R1,在不考虑其他因素的情况下,其BW=6MHz÷2=3MHz

    上图为反相输入的放大器配置,其信号增益和噪声增益不同,这一点也是工程师经常被误解的一点。

    如果设此放大器为CSM1106,其 GBP=6MHz,在不考虑其他因素的情况下,其BW=6MHz÷2=3MHz,而不是被误解的时候计算出来的BW=6MHz÷1=6MHz;对于在带宽频点(3MHz)上,出现的-3dB衰减的考虑,参考同相放大器部分。

    上图为运算放大器的加法器配置,其计算如下:

    以上的结果可能和大多数工程师的直觉不符,比直觉要小的多。换言之,可以说加法器是以牺牲了电路的有效带宽的前提下换取加法特性的。

    上图为运算放大器的差分放大器配置,如果给定此放大器的GBP=6MHz,其计算如下:

    所以BW≈400kHz

     
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