高速電流反饋運(yùn)算放大器(1)

1、現(xiàn)代電子技術(shù)高速電流反饋放大器Designed by：L電流反饋什么是電流反饋？Designed by：Lzy在理解電流反饋的工作方式時(shí)，理想電流反饋模型是一個(gè)很有效的工具。如圖所示為理想電流反饋模型。電流反饋什么是電流反饋？Designed by：Lzy在理解電流反饋的工作方式時(shí)，理想電流反饋模型是一個(gè)很有效的工具。如圖所示為理想電流反饋模型。對(duì)于電流反饋運(yùn)放，有：Vo = ie*Zt 其中，ie 稱為誤差電流，Zt稱為運(yùn)算放大器開環(huán)跨導(dǎo)增益。如果一個(gè)放大器的輸出是電壓，并且這個(gè)電壓和輸入電流有關(guān)，那么這個(gè)運(yùn)放就被稱為跨導(dǎo)倒數(shù)放大器，因?yàn)槠滢D(zhuǎn)移函數(shù)等于一個(gè)阻抗，即Vo / ie = Zt 。

2、電流反饋什么是電流反饋？Designed by：Lzy在理想模型中引入負(fù)反饋，如圖所示，就變成了同相放大器。對(duì)于電流反饋運(yùn)放而言，當(dāng)引入負(fù)反饋時(shí)，那么負(fù)反饋?zhàn)罱K會(huì)使誤差電流為零。這就是電流反饋這個(gè)術(shù)語的由來。為什么要用電流反饋CFA與VFA的差異：帶寬VS增益Designed by：Lzy電壓反饋放大器和電流反饋放大器與頻率相關(guān)的反饋模型為什么要用電流反饋CFA與VFA的差異：帶寬VS增益Designed by：Lzy對(duì)于VFA而言，在其正常工作的頻帶范圍內(nèi)，有如下推導(dǎo)可以看出電壓反饋型放大器的-3dB 帶寬位置fc受(R1+R2)/R1 和gm共同決定，這就是所謂的增益帶寬積的概念，噪聲增益

3、增大，帶寬成比例下降。同時(shí)，運(yùn)放的穩(wěn)定性由輸入阻抗R1 和反饋?zhàn)杩筊2 共同決定。為什么要用電流反饋CFA與VFA的差異：帶寬VS增益Designed by：Lzy而對(duì)電流反饋放大器而言：從右式看出，電流反饋運(yùn)放的增益和帶寬是相互獨(dú)立的，其-3dB 帶寬位置僅受R2的影響，可以通過設(shè)定R2 的值得到不同的帶寬。再設(shè)定電阻R1得到不同的增益。同時(shí)，其穩(wěn)定性也只受反饋?zhàn)杩筊2 決定，要想維持電路的穩(wěn)定，R2必須大于一個(gè)最小值；與之對(duì)應(yīng)，對(duì)于給定的相移范圍，有一個(gè)最大的工作帶寬。為什么要用電流反饋CFA與VFA的差異：帶寬VS增益Designed by：Lzy如下是使用OPA691（單位增益為280

4、MHz）和OPA842（增益帶寬積為200MHz）來對(duì)一個(gè)20MHz，200mV 輸入的正弦波進(jìn)行10 倍的反相放大。Designed by：L為什么要用電流反饋CFA與VFA的差異：反饋電阻的取值Designed by：Lzy放大器的驅(qū)動(dòng)能力限定了電阻的最小值，而整體電路的噪聲又限定了電阻的最大值。電容的阻抗隨著頻率的升高而降低，因此在電流反饋放大器的反饋回路中應(yīng)謹(jǐn)慎使用純電容性回路，一些在電壓反饋型放大器中應(yīng)用廣泛的電路在電流反饋放大器中可能會(huì)導(dǎo)致振蕩。10 為什么要用電流反饋CFA與VFA的差異：反饋電阻的取值Designed by：LzyTHS3001THS400111 為什么要用電流

5、反饋CFA與VFA的差異：反饋電阻的取值Designed by：LzyVHS4001VHS300112 為什么要用電流反饋CFA與VFA的差異：反饋電阻的取值Designed by：Lzy13 為什么要用電流反饋CFA與VFA的差異：壓擺率Designed by：Lzy當(dāng)信號(hào)幅度較大時(shí)，壓擺率常常比帶寬更占據(jù)主導(dǎo)地位用單位增益為280MHz 的兩種放大器來緩沖10MHz，5Vpp 的信號(hào)14 為什么要用電流反饋CFA與VFA的差異：壓擺率Designed by：Lzy電壓反饋和電流反饋放大器區(qū)別：壓擺率15 為什么要用電流反饋CFA與VFA的差異：壓擺率Designed by：Lzy通常來說，

6、電壓反饋放大器的壓擺率一般在500V/uS 以下，相對(duì)于電流反饋放大器擁有的數(shù)千V/uS 的壓擺率來說，在放大大幅度信號(hào)時(shí)要非常小心但是，絕不能以壓擺率的大小來區(qū)分電壓反饋和電流反饋放大器，TI推出的一些特殊結(jié)構(gòu)的電壓反饋放大器就兼顧了高壓擺率的特點(diǎn)，比如OPA690，其壓擺率高達(dá)1800V/uS！16 什么時(shí)候用電流反饋Designed by：LzyA. 在低速精密信號(hào)調(diào)理中，基本上看不到電流反饋放大器的身影，因?yàn)槠渲绷骶冗h(yuǎn)不如精密電壓反饋放大器。17 什么時(shí)候用電流反饋Designed by：LzyB. 在高速信號(hào)調(diào)理中，應(yīng)考慮設(shè)計(jì)中所需要的壓擺率和增益帶寬積；一般來說，電壓反饋放大器在

7、10MHz以下、低增益和小信號(hào)條件下會(huì)擁有更好的直流精度和失真性能；而電流反饋放大器在10MHz 以上、高增益和大信號(hào)調(diào)理中會(huì)表現(xiàn)出更好的帶寬和失真度。1. 噪聲增益大于42. 信號(hào)頻率大于10MHz總的來說：在高速信號(hào)調(diào)理中，當(dāng)下面兩種情況任意出現(xiàn)一種時(shí)，你就需要考慮一下選擇電流反饋放大器。18 典型的CFA芯片介紹Designed by：LzyTHS3001FEATURES High Speed: 420-MHz Bandwidth (G = 1, -3 dB) 6500-V/s Slew Rate 40-ns Settling Time (0.1%) High Output Drive:

8、 IO = 100 mA Excellent Video Performance 115-MHz Bandwidth (0.1 dB, G = 2) 0.01% Differential Gain 0.02 Differential Phase Low 3-mV (max) Input Offset Voltage Very Low Distortion: THD = 96 dBc at f = 1 MHz THD = 80 dBc at f = 10 MHz Wide Range of Power Supplies: VCC = 4.5 V to 16 V Evaluation Module

9、 AvailableOPA691FEATURES FLEXIBLE SUPPLY RANGE:+5V to +12V Single-Supply2.5V to 6V Dual-Supply UNITY-GAIN STABLE: 280MHz (G = 1) HIGH OUTPUT CURRENT: 190mA OUTPUT VOLTAGE SWING: 4.0V HIGH SLEW RATE: 2100V/s LOW dG/d: 0.07%/0.02 LOW SUPPLY CURRENT: 5.1mA LOW DISABLED CURRENT: 150A WIDEBAND +5V OPERATION: 190MHz (G = +2)19 參考文獻(xiàn)Designed by：Lzy德州儀器高性能模擬器件在高校中的應(yīng)用和