究竟運(yùn)算放大器帶寬如何選擇

互阻抗放大器是一款通用運(yùn)算放大器，其輸出電壓取決于輸入電流和反饋電阻器：

我經(jīng)常見(jiàn)到圖 1 所示的這款用來(lái)放大光電二極管輸出電流的電路。幾乎所有互阻抗放大器電路都需要一個(gè)與反饋電阻器并聯(lián)的反饋電容器 (CF)，用以補(bǔ)償放大器反相節(jié)點(diǎn)的寄生電容，進(jìn)而保持穩(wěn)定性。

圖1：反饋電容器CF可補(bǔ)償光電二極管接點(diǎn)電容及運(yùn)算放大器輸入電容

有大量文章都介紹了在使用某種運(yùn)算放大器時(shí)應(yīng)如何選擇反饋電容器，但我認(rèn)為這根本就是錯(cuò)誤的方法。不管我們半導(dǎo)體制造商相信什么，工程師都不會(huì)先選擇運(yùn)算放大器，然后再通過(guò)它構(gòu)建電路！大部分工程師都是先羅列一系列性能要求，再尋找能滿(mǎn)足這些要求的部件。

鑒于這種考慮，最好先確定電路中允許的最大反饋電容器，然后選擇一個(gè)具有足夠增益帶寬積 (GBW) 的運(yùn)算放大器，以便能與該反饋電容器穩(wěn)定工作。

下面是為互阻抗放大器確定所需運(yùn)算放大器帶寬的簡(jiǎn)易方法的步驟。

步驟1：確定允許的最大反饋電容。

反饋電容器連同反饋電阻器構(gòu)成放大器頻率響應(yīng)中的一個(gè)極點(diǎn)：

高于這個(gè)極點(diǎn)頻率時(shí)，電路的放大性就會(huì)降低。最大反饋電容器值可由反饋電阻器和所需的帶寬確定：

我們可通過(guò)讓反饋電容器等于或小于公式 3 計(jì)算得到的值，來(lái)確保電路滿(mǎn)足帶寬要求。

步驟2：確定放大器反相輸入端電容。

在圖 2 中，重畫(huà)了圖 1 的電路，以顯示光電二極管的接點(diǎn)電容 (CJ) 以及放大器的差分 (CD) 及共模（CCM1、CCM2）輸入電容。這些值通常在運(yùn)算放大器和光電二極管的產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)中提供。

圖2：顯示反相節(jié)點(diǎn)電容的互阻抗放大器電路

從本圖中可以很明顯看到 CJ、CD和 CCM2是并聯(lián)的，因此反相輸入端電容是：

由于非反相端接地，因此 CCM1不會(huì)增加輸入電容。這時(shí)候 CD和 CCM2可能還不知道，因?yàn)槲覀冞€沒(méi)有選擇特定的運(yùn)算放大器。我經(jīng)常將 10pF 作為其相加過(guò)后的合理估計(jì)值。隨后可用確切值來(lái)替代，以確定特定運(yùn)算放大器是否合適。

既然我們已經(jīng)確定了 CF和 CIN的值，那現(xiàn)在就能計(jì)算出所需的運(yùn)算放大器帶寬。我將在本博客的下個(gè)部分介紹該計(jì)算，并在設(shè)計(jì)實(shí)例中應(yīng)用以上過(guò)程。