电流反馈运放的一些问题

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电压反馈放大器与电流反馈放大器的区别

电压反馈放大器与电流反馈放大器的区别

电压反馈放大器与电流反馈放大器的区别1.电压反馈放大器与电流反馈放大器的区别:1.带宽VS增益电压反馈型放大器的-3DB带宽由R1、Rf和跨导gm共同决定,这就是所谓的增益帯宽积的概念,增益增大,带宽成比例下降。

同时运放的稳定性有输入阻抗R1和反馈阻抗Rf共同决定。

而对于电流反馈型运放,它的增益和带宽是相互独立的,其-3DB带宽仅由Rf决定,可以通过设定Rf得到不同的带宽。

再设定R1得到不同的增益。

同时,其稳定性也仅受Rf影响。

2.反馈电阻的取值电流型运放的反馈电阻应根据数据手册在一个特定的范围内选取,而电压反馈型的反馈电阻的选取就相对而言宽松许多。

需要注意的是电容的阻抗随着频率的升高而降低,因而在电流反馈放大器的反馈回路中应谨慎使用纯电容性回路,一些在电压反馈型放大器中应用广泛的电路在电流反馈型放大器中可能导致振荡。

比如在电压反馈型放大器我们常会在反馈电阻Rf上并联一个电容Cf来限制运放的带宽从而减少运放的带宽噪声(Cf也常常可以帮助电压反馈型放大器稳定),这些如果运用到电流反馈放大器上,则十有八九会使你的电路振荡。

3.压摆率当信号较大时,压摆率常常比带宽更占据主导地位,比如同样用单位增益为280MHZ的放大器来缓冲10MHZ,5V的信号,电流反馈放大器能轻松完成,而电压反馈放大器的输出将呈现三角波,这是压摆率不足的典型表现。

通常来说,电压反馈放大器的压摆率在500V每us,而电流反馈放大器拥有数千V每us.4.如何选择两类芯片a,在低速精密信号处理中,基本看不到电流反馈放大器的身影,因为其直流精度远不如精密电压反馈放大器。

b.在高速信号处理中,应考虑设计中所需要的压摆率和增益帯宽积;一般而言,电压反馈放大器在10MHZ以下,低增益和小信号条件下会拥有更好的直流精度和失真性能;而电流反馈放大器在10MHZ以上,高增益和大信号调理中表现出更好的带宽和失真度。

当下面两种情况出现一种时,你就需要考虑一下选择电流反馈放大器:1,噪声增益大于4;2,信号频率大于10MHZ。

(WORD)-运放反馈电容的作用

(WORD)-运放反馈电容的作用

运放反馈电容的作用高速设计技术■ 在相同工艺和功耗下,电流反馈型运放比电压反馈型运放的FPBW更高、失真更小■ 电流反馈型运放的反向输入阻抗低、同相输入阻抗高■ 电流反馈型运放的闭环带宽仅由内部主导极点电容Cp和外部反馈电阻R2决定,而与增益设置电阻R1无关图1.17 电流反馈型运放的特性总结1.4 运放反馈电容的作用在这里,需要给出噪声增益的定义。

噪声增益是一个统计量,与运放的输入终端相连的小振幅噪声电压源经过放大电路后,在输出端测量得到的放大程度即为噪声增益。

运放的输入电压噪声就是通过这种方式建模的。

另外,需要注意的是直流噪声增益也可以用于将输入电压偏移(或者运放的其他输入误差源)反映到输出端。

噪声增益不同于信号增益。

如图1.18所示,给出了反向和同相模式下的噪声增益和信号增益原理及对比。

可以发现,在同相模式下,噪声增益等于信号增益;然而,在反向模式下,噪声增益不变,但是信号增益是–R2/R1。

在此结构中,电阻作为反馈器件,可以对网络产生反作用。

信号增益=1+噪声增益=1+R2 R1R2 R1信号增益=−R2 R1R2 R1噪声增益=1+对于VFB运放:闭环BW=单位增益带宽频率噪声增益fCL=fuG图1.18 反相和同相模式下的噪声增益和信号增益比较如图1.19所示是噪声增益的另外两种结构图,在这种结构模式中,通过在运放的输入端增加一个电阻R3,使得噪声的增益能够与信号增益相独立,即在信号增益发生变化的时候,噪声增益可以保持不变。

一般互补运放在低噪声增益情况下不稳定,而通过采用这种技术结构后,可以起到稳定互补运放的作用,但是,此项技术也会使得对输入噪声和偏移电压的敏感性相应地增加。

·14 ·第1章高速运算放大器R2−R2信号增益=1+ 信号增益= R1R1噪声增益=1+ R2R2 噪声增益=1+ R1||R3R1||R3图1.19 噪声增益独立于信号增益的电路结构可以将噪声增益表示成关于频率函数的伯德图来分析运放的稳定性。

运放电路的分析方法

运放电路的分析方法
信息加密包括:(1)数据传输加密。目的是对 传输中的数据流加密,常用的方针有线路加密 和端点加密两种。前者是对保密信息通过各线 路采用不同的加密密钥提供安全保护,是保护 网络节点之间的链路信息安全。后者则指信息 在发送者端对信息加密处理,并封装成 T C P / IP 数据包,成为一种不可识别的数据进行传输, 当这些信息到达目的地址后,再按照密钥重组、 解密,成为可读数据。(2)数据存储加密。目是保 护在存储介质上的数据安全,可分为密文存储 和存取控制两种。前者一般是通过加密算法转 换、附加密码、加密模块等方法实现;后者则是 对用户资格、格限加以审查和限制,防止非法用 户存取数据或合法用户越权存取数据。(3)数据完 整性分析。完整性分析主要关注某个文件或对 象是否被更改,这经常包括文件和目录的内容 及属性,它在发现被更改的、被特洛伊化的应用 程序方面特别有效。只要是成功的攻击导致了 文件或其它对象的任何改变,它都能够发现。缺 点是一般以批处理方式实现,不用于实时响应。
U I= - (R 1/ R 2 )U R= U T 显然,当 U I>U T 时,U o′= U OH,所以 U o= - UZ (U Z 为稳压管的稳压值);同理,U I < U T 时, U o= + U Z。图 5 是 U R> 0 时 U o 与 U I 的关系曲线。 综上所述,分析比较器的步骤是:首先求出
一、运放的特点
尽管集成运放的应用是多种多样的,但在 一般分析计算中,都将看成是理想运放。
1、线性区 当运放工作在线性区,其输入
信号与输出信号应满足 U o = A od (U P- U N)由于 Aod 非常大,为使其工作在线性区,必须引入负 反馈,以减小输入电压(U P-U N),保证输出电 压不超过线性范围。如运放的输出端与反向输

运放的的反馈常系数-概述说明以及解释

运放的的反馈常系数-概述说明以及解释

运放的的反馈常系数-概述说明以及解释1.引言1.1 概述本文将探讨运放的反馈常系数,首先需要了解什么是反馈。

在电子电路中,反馈是指将电路的一部分输出信号返回到输入端,与输入信号进行比较和处理的过程。

反馈的应用十分广泛,能够改善电路的性能、稳定性以及频率响应等。

而运放(Operational Amplifier,简称OP-AMP)则是一种具有放大功能的电子元件,可将输入信号放大到一个较高水平。

它常常被用于各种电子设备如放大器、滤波器、函数发生器等。

而反馈常系数则是衡量反馈对电路性能影响的重要参数。

它表示输出信号与输入信号的比例关系,即反馈电压与输入电压之比。

反馈常系数的值可以大于1,小于1或等于1,这对于电路的放大和稳定性都有不同的影响。

在本文的后续部分,我们将深入研究反馈常系数的定义、作用以及影响因素。

同时,还将探索反馈常系数在实际应用中的具体案例,并对未来的发展进行展望。

通过对运放的反馈常系数的深入探讨,我们可以更好地理解和应用这一概念,从而为电子电路设计和优化提供指导和参考。

希望本文能够对读者对于运放反馈常系数有更加全面和深入的理解。

1.2 文章结构本文将按照以下结构来进行阐述:第一部分:引言在本部分中,我们将对本文的主要内容进行概述,包括文章的目的和结构安排。

第二部分:正文2.1 反馈的概念我们将介绍反馈的基本概念,包括正反馈和负反馈的定义以及其在电路中的应用。

2.2 运放的基本原理我们将详细讨论运放的基本原理,包括运放的结构和工作原理,以帮助读者更好地理解运放的反馈常系数。

2.3 反馈常系数的定义在本节中,我们将引入反馈常系数的概念,并给出其具体定义,以便读者能够理解反馈常系数在电路设计中的重要性。

第三部分:结论3.1 反馈常系数的作用我们将探讨反馈常系数在电路中的作用,包括如何影响电路的增益、稳定性和线性度等方面。

3.2 反馈常系数的影响因素在本节中,将介绍影响反馈常系数的主要因素,包括电路的频率响应、电阻和电容值的选择等等。

运放电流采样电路原理

运放电流采样电路原理

运放电流采样电路原理运放(Operational Amplifier)是一种非常常见且重要的电子元件,它有着广泛的应用领域。

运放电流采样电路则是一种基于运放原理的电路,用于测量电流值。

运放电流采样电路的原理相对简单,主要是通过运放反馈进行电流放大和测量的过程。

1.运放:运放是电流采样电路的核心元件。

它是一种基本的电压差放大器,具有高增益和高输入阻抗。

运放有两个输入端和一个输出端,一般用“+”表示非反相输入端,用“-”表示反相输入端。

2.反馈网络:反馈网络是运放电流采样电路中的另一个重要组成部分。

它通过连接输出端和输入端,将一部分输出电压反馈到输入端,控制运放的工作状态。

反馈网络一般包括电阻、电容等被动元件。

3.高精度电流源:高精度电流源是运放电流采样电路中的重要参考源。

它可以为运放提供稳定的输入电流,同时还能够通过反馈网络来调整电流采样电路的工作状态。

1.运放工作在线性放大区:在正常工作情况下,运放的+和-输入端的电位相等,即运放差模输入为零。

当反馈电路产生电流时,运放会放大该电流,并输出给负载。

2.反馈网络的作用:反馈网络将一部分运放输出电压反馈到运放的-输入端。

根据反馈原理,如果运放的输出电压有所变化,反馈回到-输入端的电压将会引起运放的输出电压变化,使得运放的输出电压维持在一定的范围内。

3.采样电流的测量:在电流采样时,通过将被测电流通过一个测量电阻Rf,使电流产生电压降。

然后将这个电压接入运放的-输入端,形成电压采样回路。

运放将这个采样电压经过放大处理,最终输出给负载。

需要注意的是,运放电流采样电路的设计需要根据具体的应用场景来考虑。

在实际应用中,需要注意运放的电源电压、运放的增益、反馈电阻、工作温度等因素对电路性能的影响。

总结起来,运放电流采样电路的原理是通过控制运放的非反相输入端的电位来实现电流的放大和测量。

通过合适的反馈网络和高精度的电流源,可以实现稳定和精确的电流采样,广泛应用于各种测量和控制系统中。

3-4集成运放反馈电路的习题分析

3-4集成运放反馈电路的习题分析
集成运放反馈电路的分析
1.已知交流负反馈有四种组态: 已知交流负反馈有四种组态: 已知交流负反馈有四种组态 A.电压串联负反馈 B.电压并联负反馈 . . C.电流串联负反馈 D.电流并联负反馈 . . 选择合适的答案填入下列空格内,只填入 、 、 或 。 选择合适的答案填入下列空格内,只填入A、B、C或D。 (1)欲得到电流-电压转换电路,应在放大电路中引 )欲得到电流-电压转换电路, 入 ; (2)欲将电压信号转换成与之成比例的电流信号,应在放 )欲将电压信号转换成与之成比例的电流信号, 大电路中引入 ; (3)欲减小电路从信号源索取的电流,增大带负载能力, )欲减小电路从信号源索取的电流,增大带负载能力, 应在放大电路中引入 ; (4)欲从信号源获得更大的电流,并稳定输出电流,应在 )欲从信号源获得更大的电流,并稳定输出电流, 放大电路中引入 。 解:(1)B :( ) (2)C ) (3)A ) (4)D )
8. 试求出图示电路的运算关系。 试求出图示电路的运算关系。
的输出为u 因为R 的电流等于C的电流 的电流, 解:设A2的输出为 O2。因为 1的电流等于 的电流,又因 组成以u 为输入的同相比例运算电路, 为A2组成以 O为输入的同相比例运算电路,所以
u O2 u O2 1 =− ∫ u I d t = −2 ∫ u I d t R1C R2 = (1 + )u O = 2u O R3
解:(1)C (2)E (3)A (4)C (5)D :( ) ) ) ) )
4. 电路如图示,已知集成运放的开环差模增益和差模输入 电路如图示, 电阻均近于无穷大,最大输出电压幅值为± 电阻均近于无穷大,最大输出电压幅值为±14V。填空: 。填空: 电路引入了 (填入反馈组态)交流负反馈, 填入反馈组态)交流负反馈, , 。 V; ; V; ; V; ; V; ; V。 。 电路的输入电阻趋近于 设 uI=1V,则uO≈ , 若R1开路,则uO变为 开路, 短路, 若R1短路,则uO变为 开路, 若R2开路,则uO变为 短路, 若R2短路,则uO变为

电压反馈和电流反馈运算放大器的比较

电压反馈和电流反馈运算放大器的比较

阻 R 2 和内部电路 C P 决定, 而与增益设置电阻 R 1 无 体管匹配, 将不会产生失调电压。
关。 因此, CFB 放大器适用于带宽可编程放大器。
两个输入端是两个晶体管的基极。 虽然基极电
由(10) 式还可以看出, 对于 CFB 放大器, 如果 流 (偏置电流) 的绝对大小会随工艺及温度的变化而
(S ichuan Institu te of S olid 2S ta te C ircu its, C h ina E lectron ics T echnology G roup C orp ora tion, C hong qing 400060, P 1 R 1 C h ina)
Abstract: D ifferences betw een cu rren t feedback (CFB ) and vo ltage feedback (V FB ) op erational am p lifiers are
V o l133, № 2 A p r12003
文章编号: 100423365 (2003) 0220132204
电压反馈和电流反馈运算放大器的比较
庞佑兵, 梁 伟
(中国电子科技集团公司 第二十四研究所, 重庆 400060)
摘 要: 从闭环特性、开环特性、输入级、噪声等几个方面, 对电流反馈 (CFB ) 放大器和电压反馈 (V FB ) 放大器进行了详细的比较, 得出了 CFB 放大器和 V FB 放大器的一些基本特性和应用场合。 通过对这两种电路的比较, 有助于电路设计师在实际应用中选择最适合自己要求的运算放大 器。
CFB 放大器的开环跨导增益 Z (s) 均为无穷大。 因 此, 对于同相放大器, 其电路的理想传输特性推导如 下:

集成运放、反馈、集成三端稳压电压题库

集成运放、反馈、集成三端稳压电压题库

项目五试题库一、填空题1.集成运放的两个输入端分别为输入端和输入端,前者的极性与输出端,后者的极性与输出端。

2.当理想运放不论工作在线性区还是工作在非线性区时,它的两个输入端的电位相等,这种现象称为。

3.当理想运放不论工作在线性区还是工作在非线性区时它的两个输入端电流均为零,这种现象称为。

4.理想集成运放的放大倍数为,输入电阻为,输出电阻为,共模抑制比为。

5.常见可调三端稳压器有:输出电压的CWll7、CW217、CW317系列;输出电压的CW337和CW137系列。

6.常见的固定输出的三端稳压器有:输出电压的78**系列和输出电压的79**系列。

7.W7806表示稳定输出电压为,W7912表示稳定输出电压为。

8.将放大电路信号输出量的一部分或全部按一定方式馈送回到输入端,与输入量信叠加比较后送入放大电路,称为。

9.当放大器的输入信号为零时,输出信号不为零而上下漂动的现象,称为。

10.大小相等、极性相反的信号称为;而大小相等、极性相同的信号称为。

11.共模抑制比是指放大器对与对之比,用表示。

12.CW317L是国产民用品,输出电压,电流大小为 A。

13.CW337是国产民用品,输出电压,电流大小为 A。

14.理想集成运放的A ud= ,K CMR= 。

15.理想集成运放的开环差模输入电阻ri= ,开环差模输出电阻ro= 。

16.电压比较器中集成运放工作在非线性区时,输出电压Uo 只有 或 两种的状态。

17.集成运放工作在线性区的条件是___________ 。

18.集成运放在输入电压为零的情况下,存在一定的输出电压,这种现象称为_________。

19.反相比例运算电路组成电压 (a.并联、b.串联)负反馈电路,而同相比例运算电路组成电压 (a.并联、b.串联)负反馈电路。

20. 比例运算电路的比例系数大于1,而 比例运算电路的比例系数小于0。

(填同相或反相)21. 比例运算电路可实现A u >1的放大器。

带宽增益积及关于放大器不受基本增益带宽积的电流反馈运放电路

带宽增益积及关于放大器不受基本增益带宽积的电流反馈运放电路

科技名词定义中文名称:增益带宽积英文名称:gain-bandwidth product定义:有源器件或电路的增益与规定带宽的乘积。

增益带宽积是评价放大器性能的一项指标。

应用学科:通信科技(一级学科);通信原理与基本技术(二级学科)例如一个放大器的GBP号称为1G。

如果它的增益为+2V/V。

那么带宽=1G÷2=500M。

如果它的增益为+4V/V,那么带宽=1G÷4=250M。

以此类推。

总之,增益和带宽之间满足这个简单的乘积关系。

所以像某些运放,制造厂商宣称的GBP很高,如3.9G。

可是它的条件是G(增益)=+20V/V。

其实算下来,带宽也很有限了。

而有些运放,制造厂商用增益为+1V/V,输出电压为small signal条件下的带宽来定义运放,这样还显得实在很多。

首先F上和F下表示的是什么??运放增益带宽积=1时,没有放大作用,Po/Pi=1是正确的增益带宽积只在放大倍数=1 条件下有效,是运放的静态指标作为选择运放使用,放大倍数不为一的时候无效。

“F上与F下是增益为-3dB时的频率”再结合问题不完整也不对;首先增益只能是+的,-的是指放大倍数,举例40dB即放大倍数为-100;应该是:设F上限截止频率=x;F下限截止频率=y;那么在3dB的增益下,电压放大倍数为3/(1+ x/F)(1+ y/F)那么GBW=(Po/Pi)*电压放大倍数单位增益带宽GB:单位增益带宽定义为,运放的闭环增益为1倍条件下,将一个恒幅正弦小信号输入到运放的输入端,从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)所对应的信号频率。

单位增益带宽是一个很重要的指标,对于正弦小信号放大时,单位增益带宽等于输入信号频率与该频率下的最大增益的乘积,换句话说,就是当知道要处理的信号频率和信号需要的增益后,可以计算出单位增益带宽,用以选择合适的运放。

这用于小信号处理中运放选型。

单位增益带宽, 电压增益为 1 时的带宽. 有的文件称为 "带宽增益乘积" GBW, 可以用来估算你的放大器电路带宽. 如ICL76XX 的GBW=44KHz, 当接成电压跟随器 G=1 时 BW=44KHz, 而接成正反相运算电路 G=10 时, BW=4.4KHz.关于放大器不受基本增益带宽积的电流反馈运放电路电流反馈放大器不受基本增益带宽积的限制,随着信号幅度的增加,带宽的损失非常小。

使用运算放大器时需要注意的几个重要问题

使用运算放大器时需要注意的几个重要问题

使用运算放大器时需要注意的几个重要问题
 引言
 运算放大器最初诞生时是用来作为各种模拟信号的运算,这个名字后来一直沿用至今,但是现在已经不仅仅是所谓的“运算”了,如今它充当的角色更多的是“信号调理兼放大”。

信号放大可以说是对模拟信号最基本的处理了,放大的本质是能量的控制和转换,它在输入信号的作用下,通过放大电路将直流电源的能量转化成负载所获得的能量,使得负载从电源获得的能量大于信号源所提供的能量,这也就说明,负载上总是获得比输入信号大得多的电压或者电流,有时这两种情况都发生。

 以下是我们在使用运算放大器时需要注意的几个重要问题,我争取用最简单的原理图以“看图说话”的方式来说清楚我要表达的意思,以免给工程师朋友带来不必要的视觉疲劳.
 1、首先应该好好理解运放的最简模型
 从运放的原理来说,我们可以将运放看成是一个压控电压源,其中,运放。

运算放大器电路的误差分析+汇总.

运算放大器电路的误差分析+汇总.

1. 共模抑制比KCMR为有限值的情况集成运放的共模抑制比为有限值时,以下图为例讨论。

VP=ViVN=Vo共模输入电压为:差摸输入电压为:运算放大器的总输出电压为:vo=A VD v ID+A VC v IC闭环电压增益为:可以看出,AVD和KCMR越大,AVF越接近理想情况下的值,误差越小。

2.输入失调电压V IO一个理想的运放,当输入电压为0时,输出电压也应为0。

但实际上它的差分输入级很难做到完全对称。

通常在输入电压为0时,存在一定的输出电压。

解释一:在室温25℃及标准电源电压下,输入电压为0时,为使输出电压为0,在输入端加的补偿电压叫做失调电压。

解释二:输入电压为0时,输出电压Vo折合到输入端的电压的负值,即V IO=- V O|VI=0/A VO输入失调电压反映了电路的对称程度,其值一般为±1~10mV3.输入偏置电流I IBBJT集成运放的两个输入端是差分对管的基极,因此两个输入端总需要一定的输入电流I BN和I BP。

输入偏置电流是指集成运放输出电压为0时,两个输入端静态电流的平均值。

输入偏置电流的大小,在电路外接电阻确定之后,主要取决于运放差分输入级BJT的性能,当它的β值太小时,将引起偏置电流增加。

偏置电流越小,由于信号源内阻变化引起的输出电压变化也越小。

其值一般为10nA~1uA。

4.输入失调电流I IO在BJT集成电路运放中,当输出电压为0时,流入放大器两输入端的静态基极电流之差,即I IO=|I BP-I BN| 由于信号源内阻的存在,I IO会引起一个输入电压,破坏放大器的平衡,使放大器输出电压不为0。

它反映了输入级差分对管的不对称度,一般约为1nA~0.1uA。

5.输入失调电压VIO、输入失调电流IIO不为0时,运算电路的输出端将产生误差电压。

设实际的等效电路如下图大三角符号,小三角符号内为理想运放,根据VIO和IIO的定义画出。

为了分析方便,假设运放的开环增益AVO和输入电阻Ri均为无限大,外电路电阻R2=R1||Rf,利用戴维南定理和诺顿定理可得两输入端的等效电压和等效电阻,如下图所示则可得同相输入端电压反向输入端电压因AVO→∞,有V P≈V N,代入得Vo=(1+Rf/R1)[VIO+IIB(R1||Rf-R2)+ IIO(R1||Rf+R2)]当取R2=R1||Rf时,由输入偏置电流IIB引起的输入误差电压可以消除,上式可简化为V o=(1+R f/R1)(V IO+I IO R2)可见,1+Rf/R1 和R2越大,V IO和I IO引起的输出误差电压越大。

第6章 放大电路中的反馈复习题

第6章 放大电路中的反馈复习题

第6章放大电路中的反馈一、判断题(正确打“√”,错误打“×”,每题1分)1.若放大电路的放大倍数为负值,则引入的反馈一定是负反馈。

()2.若放大电路引入负反馈,则负载电阻变化时,输出电压基本不变。

()3.只要在放大电路中引入反馈,就一定能使其性能得到改善。

()4.既然电流负反馈稳定输出电流,那么必然稳定输出电压。

()5.为了稳定放大器的静态工作点,应引入交流负反馈。

()6.为了稳定放大器的放大倍数,应引入直流负反馈。

()7. 为了抑制放大器的温漂,应引入交流负反馈。

()8. 为了改变放大器的输入电阻和输出电阻,应引入交流负反馈。

()9. 为了展宽放大器的频带,应引入直流负反馈。

()一、判断题答案:(每题1分)1.×;2.×;3.×;4.×;5.×;6.×;7.×;8.√;9.×;二、填空题(每题1分),同时增大放大器1.放大电路交流负反馈有四种基本组态,欲稳定放大器的输出电压U的输入电阻R,应当引入负反馈。

i,同时增大放大器2.放大电路交流负反馈有四种基本组态,欲稳定放大器的输出电流I,应当引入负反馈。

的输入电阻Ri3.欲稳定放大器的直流工作点,应当引入负反馈。

4.欲稳定放大器的放大倍数,应当引入负反馈。

5. 放大电路交流负反馈有四种基本组态,欲从信号源获得更大的电流,并稳定输出电流,应在放大电路中引入负反馈。

6. 欲减小放大器的非线性失真,应在放大电路中引入负反馈。

二、填空题答案:(每题1分)1.电压串联2.电流串联3.直流4.交流5.电流并联6.交流三、单项选择题(将答案及题号一起填入空格中,每题1分)1.为了稳定输出电压,并减小输入电阻,应在放大电路中引入负反馈。

A、电流串联B、电压并联C、电流并联D、电压串联2.为了稳定放大电路的输出电压,又减小电路从信号源索取的电流,应引入负反馈为负反馈。

A、电流串联B、电压并联C、电流并联D、电压串联3.为了稳定放大器的输出电流,又能从信号源获得更大的电流,应引入负反馈为负反馈。

放大器应用注意问题

放大器应用注意问题

以下是我们在使用运算放大器时需要注意的几个重要问题。

1)首先应该好好理解运放的最简模型:从运放的原理来说,我们可以将运放看成是一个压控电压源,其中,运放的输出由受控电压源提供,而受控电压源的控制电压就是输入端的差分电压,如下图所示:2)运放输出端的电流约束仍然遵循Kirchhoff电流定律这里不能认为流过反馈电阻Rf的电流和流过负载电阻RL的电流是相等的,因为电流i是“有机会”流入运放的输出端的,这是由芯片内部的构造决定的,尤其是高精度应用时应该好好提防这一点。

3)使用运放时需要注意由电阻自身杂散电容而产生的影响这个反向比例运算电路的增益函数如下:这里,C1会使得频率特性出现尖峰脉冲,而C2会使得高频领域的增益下降,从而导致频率特性恶化!对于一般的低频应用而言,这个因素是可以“视而不见”的,但是如果需要低噪声环境的话,就需要尽量减小Ri和Rf的阻值,因为这样可以减小杂散电容的影响,或者干脆使用高精度的电阻也行,如果开发成本允许的话。

4)对于反馈系数的量化问题不应该含糊:从这两个图可以看出,虽然他们的增益绝对值是一样的,都是1,说白了这两个电路都可以看作是一个电压跟随器。

显然图(b)的负反馈系数要大,性能应该会更好,但是它防止振荡的能力却不如图(a)的电路,因为它对于信号的变化过于“敏感”。

所以在实际设计电路时,对于反馈系数的量化问题是不能含糊的,它很大程度地决定了系统的“稳”、“快”、“准”这三个方面。

最终的电路设计应该是这三个方面的折中,以此达到传说中的性能最优化。

5)单电源供电时需注意输出电压摆幅的问题:如上图所示,由于是单电源供电,那么运放的两个输入端必须加有直流偏压,而且为了使电路的输出电压的动态范围最大化,一般要求VP=VN=VCC/2。

此外,这里运放的输入、输出端的直流电位不为零,So,需要采用电容(C1、C2)来耦合信号。

6)得注意运放的输入寄生电容:由于运放的内部结构因素,导致运放具有数pF~数十pF的输入寄生电容,这自然使得运放的稳定性变差了,输入寄生电容会和输入电阻一起形成一个容易被人忽略的LPF,倘若输入信号的频率超过一定值,则就会丢失信息。

运算放大器常见参数解析

运算放大器常见参数解析

运放常见参数总结1.输入阻抗和输出阻抗(Input Impedance And Output Impedance)一、输入阻抗输入阻抗是指一个电路输入端的等效阻抗。

在输入端上加上一个电压源U,测量输入端的电流I,则输入阻抗Rin就是U/I。

你可以把输入端想象成一个电阻的两端,这个电阻的阻值,就是输入阻抗。

输入阻抗跟一个普通的电抗元件没什么两样,它反映了对电流阻碍作用的大小。

对于电压驱动的电路,输入阻抗越大,则对电压源的负载就越轻,因而就越容易驱动,也不会对信号源有影响;而对于电流驱动型的电路,输入阻抗越小,则对电流源的负载就越轻。

因此,我们可以这样认为:如果是用电压源来驱动的,则输入阻抗越大越好;如果是用电流源来驱动的,则阻抗越小越好(注:只适合于低频电路,在高频电路中,还要考虑阻抗匹配问题。

另外如果要获取最大输出功率时,也要考虑阻抗匹配问题二、输出阻抗无论信号源或放大器还有电源,都有输出阻抗的问题。

输出阻抗就是一个信号源的内阻。

本来,对于一个理想的电压源(包括电源),内阻应该为0,或理想电流源的阻抗应当为无穷大。

输出阻抗在电路设计最特别需要注意但现实中的电压源,则不能做到这一点。

我们常用一个理想电压源串联一个电阻r的方式来等效一个实际的电压源。

这个跟理想电压源串联的电阻r,就是(信号源/放大器输出/电源)的内阻了。

当这个电压源给负载供电时,就会有电流I从这个负载上流过,并在这个电阻上产生I×r的电压降。

这将导致电源输出电压的下降,从而限制了最大输出功率(关于为什么会限制最大输出功率,请看后面的“阻抗匹配”一问)。

同样的,一个理想的电流源,输出阻抗应该是无穷大,但实际的电路是不可能的三、阻抗匹配阻抗匹配是指信号源或者传输线跟负载之间的一种合适的搭配方式。

阻抗匹配分为低频和高频两种情况讨论。

我们先从直流电压源驱动一个负载入手。

由于实际的电压源,总是有内阻的(请参看输出阻抗一问),我们可以把一个实际电压源,等效成一个理想的电压源跟一个电阻r串联的模型。

电流反馈型运放原理分析和问题解析

电流反馈型运放原理分析和问题解析

刚开始使用电流反馈型运放时,总会从资料上看到这样的信息: 电流反馈型运放直流特性不好,适合放大高频的交流信号;带宽不因频 率增加而减小,也就是没有增益带宽积的概念;再深一点,CFB 运放的 反馈电阻需为恒定的值。

为了弄清楚这些问题,我看过很多英文应用手 册。

但看完之后,总觉得云里雾里,不知所云。

终有一天,认真推导了 电流反馈运放传递函数后恍然大悟, 从理论上明白了电流反馈运放的原 理。

现在整理总结一下我的学习过程,希望对大家有用。

我们开始研究电流反馈型 CFB 运放就从下面这个原理框图开始。

首先,CFB 运放的输入端不是电压反馈型放大电路的差分输入 端,而是一个从 V+到 V-输入端的一个增益为的跟随电路,这个增益非 常接近于 1,实际约为 0.996 或更高的值,但肯定小于 1.00。

(如下图 所示的 CFB 与 VFB 输入级的对比)这个跟随输入极有一个输出电阻 Ri,理论上这个电阻应该等于 0,但实际上为几欧到几十欧的水平。

用于 反馈的误差电流信号就从 Ri 上流过从 V-端口流出或流入。

关于 CFB 运放的输入级以后会专门拿出一小节来分析,且耐心等待。

这里只要理解 为电流反馈运放的输入级是一个从 V+至 V-的跟随器就好了。

(a)VFB 运放输入级(b)CFB 运放输入级误差电流通过镜像到第二级的增益阻抗 Z(s)上形成电压。

注意, CFB 运放的第二级不是电压增益 G,而是互阻增益 Z(s)。

这是因为运 放的输出是电压,而误差信号是个电流,只有通过互阻抗来实现 I-V 变换。

Rg 和 Rf 是用于设定增益的反馈网络电阻。

与 VFB 运放很相似, 很好理解。

上一小节从 CFB 运放的原理框图解释了 CFB 的内部原理。

这一小节我 们就来用简单的数学公式推导一下 CFB 运放的传递函数,从而揭示为 什么 CFB 运放为什么需要固定反馈电阻的值。

还是看着下面的图,请拿出笔来纸来,如果想真正搞明白电流反馈运放 的传递函数公式,明白的像电压反馈运放那样的话,一定拿出笔来,一 步一步的推导。

03第三章运算放大器及反馈

03第三章运算放大器及反馈

第三章集成运算放大器及反馈集成化是电子技术进展的一个重要方向,集成运算放大器(简称集成运放)是模拟集成电路中品种最多、应用最普遍的一类组件。

反馈是一个很重要的概念,各类自动操纵,自动调剂系统都离不开反馈。

集成运放加上负反馈可组成各类模拟运算电路。

本章要紧介绍集成运放及其线性应用和反馈的概念。

本章学习目标:(1)明白集成运放的大体性能,熟悉集成运放符号;(2)明确“同相输入端”及“反相输入端”的含义;(3)会通过工具书查阅集成运放型号、参数、连接方式、利用注意事项等资料;(4)明确反馈的概念,明白反馈对放大电路的阻碍;(5)明白集成运放线性运用和非线性运历时的特点;(6)熟悉并能计算同相较例、反相较例及加法运算电路。

第一节集成运算放大器一、集成运放简介前面讲述的放大电路是由分立的三极管、二极管、电阻、电容等元件,借助导线或印制电路连接成一个完整的电路系统,称之为分立元件电路。

利用集成工艺,将电路的所有元件及联接导线集成在同一块硅片上,封装在管壳内,成为一个具有特定功能的完整电路即集成电路。

与传统的分立元件电路相较,集成电路具有体积小、重量轻、功耗小、本钱低、靠得住性好等优势。

因此电子设备中集成电路几乎取代了分立元件电路。

集成电路的品种很多,按其功能可分为模拟集成电路和数字集成电路两大类。

数字集成电路用于产生、变换和处置各类数字信号。

模拟集成电路用于放大、变换和处置模拟信号(模拟信号,是指幅度随时刻作持续转变的信号)。

模拟集成电路又称线性集成电路。

集成运放是一种模拟集成电路。

集成电路封装后通过引脚与外部电路联接,集成电路的外形有如图3-1所示的几种常见形式。

各类集成电路型号、管脚排列、大体联接方式及参数等等,有集成电路手册可供查阅。

图3-1 集成电路外形图例如集成运算放大器实质上是一种高增益、多级、直接耦合的放大器。

它的电压放大倍数可达104~107。

集成运放的输入电阻从几十千欧到几十兆欧,而输出电阻很小,仅为几十欧姆。

运算放大器经典问题解析

运算放大器经典问题解析

运算放大器经典问题解析1.一般反相/同相放大电路中都会有一个平衡电阻,这个平衡电阻的作用是什么呢?(1) 为芯片内部的晶体管提供一个合适的静态偏置。

芯片内部的电路通常都是直接耦合的,它能够自动调节静态工作点,但是,如果某个输入引脚被直接接到了电源或者地,它的自动调节功能就不正常了,因为芯片内部的晶体管无法抬高地线的电压,也无法拉低电源的电压,这就导致芯片不能满足虚短、虚断的条件,电路需要另外分析。

(2)消除静态基极电流对输出电压的影响,大小应与两输入端外界直流通路的等效电阻值平衡,这也是其得名的原因。

2.同相比例运算放大器,在反馈电阻上并一个电容的作用是什么?(1)反馈电阻并电容形成一个高通滤波器, 局部高频率放大特别厉害。

(2)防止自激。

3.运算放大器同相放大电路如果不接平衡电阻有什么后果?(1)烧毁运算放大器,有可能损坏运放,电阻能起到分压的作用。

4.在运算放大器输入端上拉电容,下拉电阻能起到什么作用?(1)是为了获得正反馈和负反馈的问题,这要看具体连接。

比如我把现在输入电压信号,输出电压信号,再在输出端取出一根线连到输入段,那么由于上面的那个电阻,部分输出信号通过该电阻后获得一个电压值,对输入的电压进行分流,使得输入电压变小,这就是一个负反馈。

因为信号源输出的信号总是不变的,通过负反馈可以对输出的信号进行矫正。

5.运算放大器接成积分器,在积分电容的两端并联电阻RF 的作用是什么?(1) 泄放电阻,用于防止输出电压失控。

6.为什么一般都在运算放大器输入端串联电阻和电容?(1)如果你熟悉运算放大器的内部电路的话,你会知道,不论什么运算放大器都是由几个几个晶体管或是MOS 管组成。

在没有外接元件的情况下,运算放大器就是个比较器,同相端电压高的时候,会输出近似于正电压的电平,反之也一样……但这样运放似乎没有什么太大的用处,只有在外接电路的时候,构成反馈形式,才会使运放有放大,翻转等功能……7.运算放大器同相放大电路如果平衡电阻不对有什么后果?(1)同相反相端不平衡,输入为0 时也会有输出,输入信号时输出值总比理论输出值大(或小)一个固定的数。

电容负载

电容负载

运放输出电容的补偿对于许多集成运算放大电路,若输出负载电容CL的值比100pF大很多,由于输出电容(包括寄生电容)与输出电阻将造成附加相移,这个附加相移的累加就可能产生寄生振荡,使放大器工作严重不稳定。

解决这一问题的方法是在运放的输出端串联一个电阻Ro,使负载电容CL与放大电路相隔离,如图所示,在Ro的后面接反馈电阻Rf,这样可以补偿直流衰减,加反馈电容Cf会降低高频闭环电压放大倍数,Cf的选取方法是:使放大电路在单位增益频率fT时的容抗Xcf≤Rf/10,又Xf=l/(2πfTCf),一般情况下,Ro=50~200Ω,Cf约为3~10pF除了上述不稳定因素之外,还存在其他一些不稳定因素,有些是来自集成芯片自身。

有些是源于系统电路(例如电源的内阻抗的耦合问题)。

有时使用很多方法都难以解决不稳定问题,但采用适当的补偿方法后可使问题迎刃而解。

例如。

当放大器不需要太宽的频带和最佳转换速率时,对集成运放采用过补偿的方法会取得很好的效果,如将补偿电容增加9倍或为实现稳定性所需要的倍数,对μA301型运放而言,其效果一般都较好。

方法一:方法二:分析:电容Ris起到隔离的作用问:为什么我要考虑驱动容性负载问题? (电流反馈运算放大器(CFA),电压反馈运算放大器(VFA))答:通常这是无法选择的。

在大多数情况下,负载电容并非人为地所加电容。

它常常是人们不希望的一种客观存在,例如一段同轴电缆所表现出的电容效应。

但是在有些情况下,要求对运算放大器的输出端的直流电压进行去耦。

例如,当运放被用作基准电压的倒相或驱动一个动态负载时。

在这种情况下,你也许在运放的输出端直接连接旁路电容。

不论哪种情况,容性负载都要对运放的性能有影响。

问:容性负载如何影响运放的性能?答:为简单起见,可将放大器看成一个振荡器。

每个运放都有一个内部输出电阻RO,当它与容性负载相接时,在运放传递函数上产生一个附加的极点。

正如图1(b)波特图幅频特性曲线表示,附加极点的幅频特性斜率比主极点20dB/十倍频程更徒。

运算放大器知识经典问答

运算放大器知识经典问答

运算放大器知识经典问答1.什么是开环电压增益?开环电压增益是指当放大器输入输出开路时既开环,放大器输出端的电压变化与输入端的电压变化之比。

2.什么是共模抑制比?共模抑制比是指放大器对差分电压信号放大倍数与共模电压信号放大倍数之比,单位为分贝(dB)。

3. 什么是输入电流噪声(in)?输入电流噪声(Input Current Noise (in )):是和无噪声放大器的输入并联应用的等效电流噪声。

4. 电压反馈放大器和电流反馈放大器之间有什么区别?两种运放的内部电路是不同的,所以对于一个已给的配置,两种类型运放是没有必要去互换的。

电压反馈的运放受制于内部设计,只有非常低的输入偏流,但内部没有限.制差分输入电压,仅仅当外部的反馈需要时才会做出限制。

相反,对于电流反馈放大器,其差分输入电压受制于内部设计,但并没有限制它的输入偏流为低,所以仅仅当外部反馈需要时才会限制。

尽管,大多数高校仍没有授关于电流反馈放大器的基础知识,但使用电流反馈放大器有许多优点,尤其在高速的应用中请看下面的应用笔记:/an/OA/OA-30.pdf OA-30,电流电压反馈放大器的比较/an/OA/OA-07.pdf OA-07,电流反馈放大器应用电路指导/an/OA/OA-13.pdf OA-13,电流闭环反馈增益分析和性能提高/an/OA/OA-15.pdf OA-15, 在运用宽带电流反馈放大器时,频繁失真/an/OA/OA-20.pdf OA-20, 电流反馈误判断/appinfo/webench/放大器放大器WEBENCH 支持电流模式和电压模式的放大器类型。

5. 开环和闭环之间有什么差别?“开环增益”实际上是没有反馈的运放的“内部”增益,通常取1,000 到10,000,000之间的任意值。

请看数据手册中的“开环增益”图;“闭环增益”是整个电路的增益,带有由用户选择适当的反馈电阻值选择的反馈,比如“增益为+10”“或"增益为-2 ”。

运算放大器的保护 放大器输入保护的利与弊

运算放大器的保护  放大器输入保护的利与弊

目前广泛应用的电压型集成运算放大器是一种高放大倍数的直接耦合放大器。

在该集成电路的输入与输出之间接入不同的反馈网络,可实现不同用途的电路,例如利用集成运算放大器可非常方便的完成信号放大、信号运算(加、减、乘、除、对数、反对数、平方、开方等)、信号的处理(滤波、调制)以及波形的产生和变换。

集成运算放大器的种类非常多,可适用于不同的场合。

3.2.1 集成运算放大器的分类按照集成运算放大器的参数来分,集成运算放大器可分为如下几类。

1.通用型运算放大器通用型运算放大器就是以通用为目的而设计的。

这类器件的主要特点是价格低廉、产品量大面广,其性能指标能适合于一般性使用。

例A741(单运放)、LM358(双运放)、LM324(四运放)及以场效应管为输入级的LF356都属于此种。

它们是目前应用最为广泛的集成运算放大器。

2.高阻型运算放大器这类集成运算放大器的特点是差模输入阻抗非常高,输入偏置电流非常小,一般r id>(109~1012),I IB为几皮安到几十皮安。

实现这些指标的主要措施是利用场效应管高输入阻抗的特点,用场效应管组成运算放大器的差分输入级。

用FET作输入级,不仅输入阻抗高, 输入偏置电流低,而且具有高速、宽带和低噪声等优点,但输入失调电压较大。

常见的集成器件有LF356、LF355、LF34 7(四运放)及更高输入阻抗的CA3130、CA3140等。

3.低温漂型运算放大器在精密仪器、弱信号检测等自动控制仪表中,总是希望运算放大器的失调电压要小且不随温度的变化而变化。

低温漂型运算放大器就是为此而设计的。

目前常用的高精度、低温漂运算放大器有OP-07、OP-27、 AD508及由MOSFET组成的斩波稳零型低漂移器件ICL7650等。

4.高速型运算放大器在快速A/D和D/A转换器、视频放大器中,要求集成运算放大器的转换速率S R一定要高,单位增益带宽BWG一定要足够大,像通用型集成运放是不能适合于高速应用的场合的。

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电流反馈运放大器工作原理的问题问:与普通运放相比,我不太明白电流反馈运放如何工作?我听说电流反馈运放带宽恒定,不随增益变化而改变,那是怎么实现的?它与互阻放大器是否一样?答:在考察电路之前,我们先给电压反馈运放(VFA)、电流反馈运放(CFA)和互阻放大器这三个概念下定义。

顾名思义,电压反馈是指一种误差信号为电压形式的闭环结构。

传统运放都用电压反馈,即它们的输入对电压变化有响应,从而产生一个相应的输出电压。

电流反馈是指用作反馈的误差信号为电流形式的闭环结构。

CFA其中一个输入端对误差电流有响应,而不是对误差电压有响应,最后产生相应的输出电压。

应该注意的是两种运放的开环结构具有相同的闭环结果:差动输入电压为0,输入电流为0。

理想的电压反馈运放有两个高阻抗输入端,从而使输入电流为0,用电压反馈来保持输入电压为0。

相反,CFA 有一个低阻抗输入端,从而使输入电压为0,用电流反馈来保持输入电流为0。

互阻放大器的传递函数表示为输出电压对输入电流之比,从而表明开环增益Vo/Iin用欧姆(Ω)表示。

因此,CFA可称作互阻放大器。

有趣的是,利用VFA 闭环结构也可构成互阻特性,只要用电流(如来自光电二极管的电流)驱动低阻求和节点,就可产生一个电压输出,其输出电压等于输入电流与反馈电阻的乘积。

更有趣的是,既然理想情况下,任何一个运放应用电路都可以用电压反馈或电流反馈来实现,那么用电流反馈也能实现上面的I V变换。

所以在用互阻放大器这一概念时,要理解电流反馈运放与普通运放闭环I V变换电路之间的差别,因为后者也可表现出类似的互阻特性先看VFA的简化模型(见图1),同相增益放大器电路以开环增益A(s)放大同相放大原理图波特图图1VFA的简化模型差模电压(VIN+-VIN-),通过RF和RG构成的分压电路把输出电压的一部分反馈到反相输入端。

为推导出该电路的闭环传递函数VO/VIN+,假设流入运放输入端的电流为0(输入阻抗无穷大);两个输入端民位近似相等(接成负反馈且开环增益很高)。

这样可得:VO=(VIN+-VIN-)A(s),VIN-=RGRG+RFVO代入并整理得VOVIN+=(1+RFRG)11+1/LG,其中LG=A(s)1+RF/RG闭环带宽是指环路增益(LG)下降到1(0dB)时的频率。

1+RF/RG这项称为电路的噪声增益;对同相放大电路,它也是信号增益。

从波特图上可以发现,电路的闭环带宽为开环增益A(s)与噪声增益NG的交点。

噪声增益增高使环路增益降低,从而使闭环带宽减小。

如果A(s)以20dB/10倍频程下降,那么放大器的增益带宽积就为常数,即闭环增益每增加20dB,相应地闭环带宽降低10倍频。

现在考虑CFA的简化模型,如图2所示。

同相输入端是单位增益缓冲器的高阻输入端,反相输入端是单位增益缓冲器的低阻输出端。

缓冲器允许误差电流流入或流出反相输入端,且单位增益使反相输入跟随同相输入。

误差电流反映高阻节点,将误差电流转换成电压,经缓冲后输出。

高阻节点阻抗Z(s)与频率相关,它与VFA的开环增益类似,直流值很高,并以20dB/10倍频程下降。

同相放大原理图波特图图2CFA的简化模型当缓冲器保持VIN+=VIN-时,通过对VIN-节点处的电流求和可得到闭环传递函数。

假设缓冲器输出电阻为0,即RO=0,VO-VIN-RF+-VIN-RG+IERR=0且IERR=VOZ(s)代入求解得:VOVIN+=(1+RFRG)11+1/LG,其中LG=A(s)1+RF/RG虽然CFA闭环传递函数与VFA一样,但CFA环路增益(1/LG)仅取决于反馈电阻RF,而不是(1+RF/RG),这样CFA的闭环带宽将随RF的阻值改变而改变,而不是随噪声增益(1+RF/RG)的变化而变化。

从波特图上可以看出,RF与Z(s)的交点决定环路增益大小,由此决定电路的闭环带宽fCL。

很显然,CFA的一个优点是增益带宽积不为常数。

实际上,CFA的输入缓冲器的输出电阻RO并不是理想的,一般为20至40Ω。

这个电阻的存改变了反馈电阻的大小。

两个输入端电压不完全相等,把VIN-=VIN+-IERRRO代入前面式子。

求解VO/VIN+得VOVIN+=(1+RFRG)11+1/LG,其中LG=Z(s)RF-RO(1+RF/RG)反馈电阻中的附加项意味着环路增益实际在一定程度上依赖于电路的闭环增益。

当闭环增益较低时,RF起主要作用;当闭环增益较高时,第二项RO(1+RF/RG)增加,环路增益降低,由此闭环带宽减小。

应该说清楚的是,如果RG断开,输出端短接到反相输入端(像电压跟随器那样),会使环路增益非常大。

对VFA而言,如果把整个输出电压都反馈回输入端,会使反馈达到最大。

而电流反馈的最大值受短路电流的限制。

反馈电阻越小,反馈电流越大。

从图2可以看出,当RF=0时,Z(s)与反馈电阻交点的频率很高,在高阶极点区域内。

对于CFA来说,Z(s)的高阶极点会造成高频相移增大,当相移大于180°时,导致电阻不稳定。

因为RF的最佳值随闭环增益改变而改变,所以在确定不同增益情况下的带宽和相位裕度时,波特图很有用。

减少相位裕度,增大闭环带宽,但这会在该频域内出现尖峰,在时域内出现过冲与阻尼振荡。

电流馈器件的产品说明上会给出不同增益时RF的最佳值。

CFA具有优异的压摆率特性。

尽管设计出高压摆率的VFA是可能的,但从内在固有特性来说,CFA的压摆率更快。

传统的VFA,在轻负载时,压摆率受到内部被偿电容的充放电电流的限制。

在输入大瞬态信号时,使输入级饱和,仅其长尾电路电流对补偿节点进行充电或放电。

对CFA,低输入阻抗允许大瞬态电流按需要流入放大器,内部电流镜把此输入电流传输到补偿节点,实现快速充放电。

理论上它和输入阶跃信号的大小成比例。

压摆率增高使上升时间变快,压摆率引起的失真和线性误差减小,大信号频率响应变宽。

实际上,压摆率受电流镜饱和电流(10~15mA)的限制,以及输入和输出缓冲器压摆率的限制。

问:CFA的直流精度怎样?答:正像使用VFA一样,CFA的直流增益精度可以从它的传递函数算出,基本上是其内部互阻抗与反馈电阻之比。

典型情况下,内部互阻抗为1MΩ,反馈电阻为1kΩ,RO为40Ω,那么单位增益的增益误差约0 1%。

增益较高时,增益误差显著增大。

CFA很少用于高增益场合,尤其是当要求增益绝对准确时。

在许多应用中,建立时间仍然比增益精度重要。

尽管CFA具有很快的上升时间,但由于建立时间的热拖尾现象(thermalsettlingtails)是一种影响建立时间精度的主要因素,所以许多CFA产品说明仅给出达到0 1%精度的建立时间。

现在考虑图3所示互补输入缓冲VIN+端与VIN-端之间的失调电压为Q1的VBE电压和Q3的VBE电压之差。

当输入为0时,两个VBE电压应当匹配,VIN+与VIN-之间的失调很小。

给VIN+加一个正向阶跃输入信号,这会降低Q3上的VBE电压,减少其功耗,从而增大Q3的VBE值。

连接成二极管形式的Q1上电压VCE没有变化,因此其VBE也不变。

两个输入端具有不同的失调电压,那么会降低其精度。

电流镜电路中存在同样的问题,高阻节点一个输入阶跃变化将改变Q6的VCE值,从而改变Q6的VBE值,但Q5的VBE不变,VBE的变化将造成反馈回VIN-的误差电流,由于误差电流乘以RF将产生输出失调电压。

外,各晶体管的功耗仅在一个小区域中,由于区域太小,以致器件之间达不到热耦合。

在应用中,运用反相放大器结构,能消除共模输入电压,从而可降低输入级的热误差。

图3CFA的输入级和电流镜电路问:在什么情况下,热托尾现象会成为一个问题?答:热拖尾现象与信号的频率和波形有关。

热拖尾不会立刻出现,(由工艺决定的)晶体管的温度系数将会决定温度改变、参数改变及恢复所需要的时间。

ADI 公司用高速互补双极型工艺(CB工艺)制造的运放,在高于几千赫的输入频率时并不出现明显的热拖尾现象,因为输入信号变化得太快。

通信系统一般比较关心频谱特性,所以热拖尾可能引入的附加增益误差并不重要。

阶梯波,如图象应用场合中用的阶梯波,在直流电平改变时,会受到热拖尾现象的不利影响,对于这些应用,CFA不能提供足够的建立时间精度。

问:现在我明白了CFA是如何工作的,但我仍不清楚在一个电路中如何使用它。

CFA的反相输入端输入阻抗低是否意味着我不能使用反向放大?答:请记住CFA的反向放大方式能够工作,因为其反向输入端是低阻抗节点。

VFA的求和节点是在反馈环路建立后,由低输入阻抗表征。

事实上,因为CFA固有的低输入阻抗,使CFA反向放大方式工作得非常好,能保持求和节点处于“接地”状态,而且在反馈环建立前就具有这样的特性。

在高速应用中VFA求和节点处会出现电压尖峰,而CFA电路不会有电压尖峰出现。

你还可以记得CFA反向工作方式具有的优点,包括使输入压摆率达到最大和减小由于热拖尾引起的建立时间误差。

问:这就意味着我能用一个CFA构成一个电流 电压(I V)转换器,对吗?答:对。

CFA可以构成I V转换器,但有一些限制因素:CFA的带宽直接随反馈电阻的变化而改变,反向输入的电流噪声会变得很高。

在放大小电流时,因为信号增益随电阻线性增大,而电阻噪声按R增加,所以反馈电阻越大,意味着信噪(电阻噪声)比越高。

反馈电阻增大一倍,信号增益增大一倍,而电阻噪声仅增加到1 4倍。

不幸的是,对CFA来说,噪声的作用加倍,信号带宽减半。

因此,CFA电流噪声大阻碍了它在许多光电二级管电路中的使用。

在噪声要求不很严格时,根据带宽要求选择一个适当反馈电阻,用另一级增加增益。

问:我注意到CFA的电流噪声很高,这会不会在使用它时会受到限制?答:你说得对。

CFA反向输入端电流噪声比较高,大约为20~30pA/Hz。

但是与类似的VFA相比较,CFA的输入电压噪声非常低,一般小于2nV/Hz,而且其反馈电阻也很小,通常小于1kΩ。

在增益为1时,CFA的主要噪声源是流过反馈电阻的反向输入端的噪声电流。

20pA/Hz的输入噪声电流和750Ω的RF在输出端产生的15nV/的电压噪声成为主要噪声源。

当增益增加时(减小输入电阻RG),由输入电流噪声产生的输出电压噪声不会增加,这时运放的输入电压噪声成为主要噪声源。

比如,当增益为10时,输入噪声电流在输出端产生的噪声电压折合到输入端仅为1 5nV/,用平方和的平方根(RSS)形式加到放大器的输入噪声电压上,这样总的输入噪声电压仅为2 5nV/(忽略电阻噪声)。

因此在低噪声应用中,CFA是很吸引人的。

问:用CFA构成四电阻差动放大器会怎么样?会不会因CFA的两个输入端电阻不平衡而不适用于这类电路?答:你问得好!这是对CFA常有的误解。

CFA的两个输入端电阻确实不匹配,但理想差动放大器的传递函数照样可以用。

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