Part 01

前言

想要學(xué)好運(yùn)算放大器電路，一個繞不過的參數(shù)就是增益帶寬積，只有理解了增益帶寬積，才能真正理解運(yùn)算放大器電路的增益與帶寬的關(guān)系。什么是增益帶寬積呢？英文名字叫GBP或GBW（Gain Band with Product），我們把增益帶寬積定義為放大器的開環(huán)增益與該增益處頻率的乘積。 有一些硬件工程師在設(shè)計運(yùn)放電路時，會根據(jù)運(yùn)放的增益帶寬積計算公式計算閉環(huán)帶寬，增益帶寬積=開環(huán)增益*頻率進(jìn)行計算，比如如果運(yùn)放的增益帶寬積為10MHz，當(dāng)輸入信號的頻率為100KHz時，那么運(yùn)放的閉環(huán)增益最大就是100。增益帶寬積真就這么簡單嗎？當(dāng)然不是。 增益帶寬積中的增益表示的是運(yùn)放的開環(huán)增益，但是我們實際用的運(yùn)放電路一般都是閉環(huán)控制的，比如同相放大電路，反相放大電路等負(fù)反饋電路，所以當(dāng)我們用增益帶寬積=開環(huán)增益*頻率來評估出的也只是開環(huán)增益而已，想要準(zhǔn)確的評估運(yùn)放閉環(huán)增益可沒這么簡單。當(dāng)然準(zhǔn)確的理解增益帶寬積才能合理的評估運(yùn)放的閉環(huán)帶寬，今天重點講一下運(yùn)放的增益帶寬積的問題。 ?

Part 02

增益帶寬積成立的條件

下圖是某型號運(yùn)放的開環(huán)增益與頻率的關(guān)系，我們可以發(fā)現(xiàn)低頻（小于100Hz）的時候，運(yùn)放的開環(huán)增益基本不變，100Hz之后運(yùn)放的開環(huán)增益隨頻率不斷降低，100Hz到76MHz之間增益將以-20dB/十倍頻的速度衰減。 10Hz-100Hz：頻率增加，開環(huán)增益基本不變，所以增益和頻率的乘積是隨著頻率的增加而變大，增益和頻率的乘積不是定值。 100H-76MHz：頻率增加，開環(huán)增益減小，曲線斜率不變（-20dB/十倍頻），所以增益和頻率的乘積不變，增益帶寬積才成立。 為什么10Hz-100Hz增益基本不變呢？ 為了改善運(yùn)算放大器的增益帶寬特性和穩(wěn)定性，常常在運(yùn)算放大器的輸入級和中間級之間加上一個補(bǔ)償電容，這個電容用于補(bǔ)償米勒效應(yīng)，即通過調(diào)整增益帶寬關(guān)系來確保系統(tǒng)穩(wěn)定，避免高頻不穩(wěn)定。補(bǔ)償電容有助于延遲極點的頻率，使得增益下降更加平滑，避免過快的增益衰減。輸入級的米勒補(bǔ)償電容和輸入級的等效電阻形成的低通濾波電路就會形成一個低頻極點，又叫主極點，這個極點決定了運(yùn)算放大器的低頻響應(yīng)，并對增益帶寬積（GBW）產(chǎn)生影響。 由于運(yùn)放的輸入阻抗非常大，所以主極點的頻率一般比較低，比如上圖中的100Hz。當(dāng)頻率超過主極點頻率100Hz后，開環(huán)增益將以-20dB/十倍頻的速度衰減。 當(dāng)開環(huán)增益變?yōu)?dB時，對應(yīng)運(yùn)算放大器在增益為1時的帶寬就叫運(yùn)放的單位增益帶寬，運(yùn)放的增益帶寬積成立的最大頻率一般低于單位增益帶寬對應(yīng)的最大頻率。 所以需要注意的是有些運(yùn)放的增益帶寬積為定值的成立條件會標(biāo)明增益不能為0dB，會有一個最小限制條件，比如增益必須大于10，增益帶寬積才成立，這個我們就需要注意了，這個需要注意看運(yùn)放的規(guī)格書對增益帶寬積的測試條件。

Part 03

總結(jié)

運(yùn)放的增益帶寬積中的增益指的是開環(huán)增益，增益帶寬積只有在一定的頻率范圍內(nèi)才成立，低頻時和接近單位增益帶寬對應(yīng)的頻率點時增益和頻率的乘積不是定值，此時增益帶寬積不成立。此時我們直接拿增益帶寬積來計算就會有問題。 下一篇文章我們將分享一下如何用增益帶寬積計算閉環(huán)增益。

審核編輯 黃宇