本文讨论了电压反馈放大器和电流反馈放大器的区别。
OP-AMP的最常见应用是误差放大器负反馈电路。如今,运算放大器有两种类型电压反馈放大器(VFA),其中输入错误为电压;和电流反馈放大器(CFA),输入错误是一个当前的.
vfas获得了广泛的流重,因为它们在20世纪60年代以单片形式获得的。另一方面,CFA只能在20世纪80年代以整体形式获得,当时许多潜在的用户,通过较高的VFA精通,与较新的CFA完全轻松感受到。
本文的目的是通过指出这两种设备类型的相似之处以及它们的不同之处来消除对这两种设备类型可能产生的误解。
CFA系列
本文是一系列的一部分。虽然本文旨在自己有用,但也考虑阅读其余的系列。
该系列的其余部分可在此处找到:
- 第一部分:对CFA的介绍:电流反馈放大器与电压反馈放大器
- 第二部分:电流反馈运算放大器的特点:CFA设计与VFAs的好处一个>
- 第三部分:电流反馈放大器的应用和局限性:双CFAs和复合放大器一个>
VFA和CFA基础
示例VFA:电压控电压源
参照图1一个,VFA通过A模型建模压控电压源(理想)一个代表开环增益,在V/V,和Vd是误差信号.
(一个)(b)
图1所示。使用(a) VFA和(b) CFA的理想模型的非反相放大器。
通过检查,
等式(1)
使用KVL和分压器公式,我们写
等式(2)
在哪里β被称为反馈系数,定义为
等式(3)
将(2)式代入(1)式,收集并求解比值Vo/V我,我们得到
等式(4)
在哪里一个被称为闭环增益.让我们把上面表达更有洞察力
方程(5)
在哪里
方程(6)
和T被称为循环收益,
方程(7)
这个称号源于这样一个事实Vd首先通过开环增益放大一个然后由反馈因子衰减β,因此整个循环周围的总体增益是T=Aβ..(注意,T无度。)
显然,限制T→∞是实现的一个→∞。
例如CFA:电流控制电压源
接下来转到图1b,我们观察到CFA是通过a来建模的电流控制电压源(CCV),有z代表开环增益,在v / a或ω中(为此,CFA也表示为a互阻抗放大器).
的误差信号现在是洋流我n出去的单位增益电压缓冲器连接在输入引脚上。(设备如何管理对此电流的响应将变得更加清晰<一个href="//m.bettowin66th.com/technical-articles/characteristics-of-current-feedback-amplifiers-CFA-vs-VFA-op-amp-design/" target="_blank">下一篇文章一个>在当前反馈放大器上,当我们查看其晶体管级原理图时。)
在所示的理想表示法中,假定该缓冲器具有无限输入阻抗和零输出阻抗。
通过检查,
方程(8)
使用氯化钾和<一个href="https://eepower.com/textbook/vol-i-foundations-power-design/chapter-1-introduction-power/resistors-and-ohm-s-law" target="_blank">欧姆定律一个>,并利用了输入缓冲区所提供的事实Vn=Vp=V我, 我们写
等式(9)
在哪里反馈系数现在被定义为
等式(10)
它处于A / V或Ω-1.将公式(9)替换为等式(8),收集和解决比率Vo/V我,我们得到了闭环增益
方程(11)
让我们以已熟悉的等式形式置于此表达式(5):
方程(12)
在哪里
方程(13)
和循环收益就是现在
方程(14)
这种表达源于这样的事实我n首先乘以z生产Vo,然后Vo被除以RF再次产生电流,所以环路的总增益是T=Zβ..(注意,z在v / a和β是a / v,所以T是无尺寸的。)清楚,极限T→∞是实现的z→∞。
将示例CFA与示例VFA进行比较
为了更好地理解这两种运放类型之间的异同,请考虑图2中用于放大1.0 V输入的电路一个理想的= 10.0 v / v。
对于VFA电路,我们使用公式(7)来查找T= 10,000。然后我们发现一个通过式(5),和Vd通过等式(1)。
(一个)(b)
图2。配置(a)一个VFA和(b)一个CFA,用a实现非反相放大理想的= 10.0 v / v。
对于CFA电路,我们用式(14)求T= 400。然后我们发现一个通过式(12)我n通过式(8),计算通过的电流RG和RF通过欧姆的法律。
我们提出以下看法:
- VFA需要一个(小的)控制电压Vd强制VCVaVd维持给予的Vo.仅在的理想极限一个我们得到无穷Vd→0时,或Vn=Vp.
- CFA已经Vn=Vp由于单位增益输入缓冲区。
- VFA在其两个输入管脚处的电流为零。
- CFA在其非反相输入引脚处吸引零电流。然而,输入缓冲器需要源(小)控制电流我n输出反相输入引脚,以强制CCVSZi.n维持给予的Vo.仅在的理想极限z→∞我们得到了吗?我n→0。
VFA和CFA电路的交流行为
大多数VFAs具有如图3a所示的主导极类型的开环响应a(jf),其中a0是直流增益和fb是主极频率,也称为|a(jf)|的-3-dB频率。
(一个)(b)
图3。环形增益T的图形可视化作为(a)VFA电路的开环增益曲线和1 /β曲线之间的差异为图1的CFA电路。
也据说这种响应也表现出恒定带宽增益积(常数GBP),因为在曲线的倾斜部分的任何点,产品GBP = |一个|×f是恒定的。例如,流行的741 op-amp拥有一个0= 200,000 v / v和fb= 5hz,所以它的GBP =一个0×fb= 1兆赫,它一直保持不变,直到过渡频率ft之所以这么叫,是因为它标志着放大器从放大到衰减的过渡点。
现在,写作T=Aβ.=一个/ (1 /β),取对数,然后乘以20转换成分贝,就得到
等式(15)
表明我们可以可视化|分贝图|T|随着区别之间的分贝图|一个|和| 1 /β如图3所示一个.注意在交叉频率fx我们|T |dB= 0,或者|T |= 1;而且,|T |> 1f<fx、|T |< 1f>fx.因为英镑是常数,所以可以写成(1+R2/R1)×fx= 1×ft, 要么
等式(16)
使用图3.一个,结合式(5),我们构造闭环交流响应一个(摩根富林明) 如下:
- 在低频,在哪里|T |>> 1,我们近似一个(摩根富林明)≅一个理想的.
- 在高频处,|T |<< 1,我们近似一个(摩根富林明)≅一个理想的T=(1+R2/R1)一个(摩根富林明)R1/(R1+R2)=一个(摩根富林明).
- 临界频率fx在|T| = 1近似于|的- 3db频率一个(摩根富林明) |。
上面的过程如图4所示一个三个值一个理想的(0、20、40 dB,对应1、10、100 V/V)。
(一个)(b)
图4。比较(a)的闭环增益VFA和(b)CFA非变速器放大器的三种不同值理想的(0、20、40 dB,对应1、10、100 V/V)。
注意,当我们增加一个理想的通过提高R2/R1根据式(16),-3-dB频率按比例减小,因此VFA电路表现为a增益带宽权衡.
接下来是图3中的CFA案例b,我们观察到开环响应z(摩根富林明), CFA也是优势极点类型,z0随着直流收益和fb随着主导极点频率.自z在v / a或ω中,我们不能再在分贝中表达它;但是,我们仍然使用对数尺度,之后的等式(14)表示我们可以想象的|T|随着区别在|的对数图之间z|和| 1 /β如图3所示b.
我们现在看到CFA的固有优势:自交叉频率ft依靠只有在RF(而不是1 +RF/RG),我们可以保持RF固定的并建立不同的值一个理想的通过不同RG.如图4所示b,所有闭环响应现在都展示了相同3-db频率。
总结
我们可以通过另外两个例子来总结电压反馈放大器和电流反馈放大器的比较:
- VFA非变速器放大器受到约束增益带宽权衡.
- CFA非反相放大器是相对自由的增益-带宽的权衡,因为它的闭环增益可以独立于频率通过RG.
与VFA相比CFA的额外优势是没有回转速度限制,一个将在中调查的功能<一个href="//m.bettowin66th.com/technical-articles/characteristics-of-current-feedback-amplifiers-CFA-vs-VFA-op-amp-design/" target="_blank">下一篇文章一个>以及从图1的理想化模型的现实生活偏离b.
学习更多关于:
你也许也喜欢
-
如何优化信号完整性以获得更好的数据采集
在伙伴关系<一个class="font-bold" href="https://www.ametek.com/">公司可编程电源一个>
-
便携式电池功率可靠连接的最新发展
在伙伴关系<一个class="font-bold" href="https://www.yokowo.co.jp/english/">Yokowo一个>
-
所有关于看到你的项目:光学和数字放大
通过<一个class="font-bold" href="//m.bettowin66th.com/author/mark-hughes">马克·休斯一个>
-
太阳能电动汽车(sev)真的能成为现实吗?
通过<一个class="font-bold" href="//m.bettowin66th.com/author/dr-steve-arar">史蒂夫asrar一个>
-
如何使用解耦电容放置以减少谐波失真
通过<一个class="font-bold" href="//m.bettowin66th.com/author/dr-steve-arar">史蒂夫asrar一个>