如何提高运算放大器的转换速率

这是有关放大器的系列文章中的第四篇。在第一篇文章中，我们讨论了如何提高运放的输出电流驱动能力．在第二部分中，我们讨论了如何通过在PSpice中模拟我们的电压缓冲电路．在之前的第3部分中，我们学习了一种实现更快运放动态的方法:扩展频率带宽．

现在，我们将学习另一种实现更快运算放大器动态的方法:提高运算放大器的转换速率。

提高转换速度

具有快速动态(宽带宽、高反转率)和低失真的特点电流反馈放大器(cfa)使它们适合高速应用。

另一方面，电压反馈放大器(VFAs)提供更好的直流特性(低输入偏置电压和偏置电流，低热漂移)、低噪声和高环路增益，因此它们更适合精密应用。图1(a)显示了综合两者的优点的复合放大器。

图1所示。(a)使用电流反馈放大器(CFA)的复合放大器实现更高的旋转速率。(b)直线波德图，

图1(b)给出了直线Bode图，其中:

• |一个|为的开环增益的浓度,f_t为其跃迁频率(f_t=目前的英镑)
• |一个_c|是复合放大器的开环增益
• |一个₂|是CFA的闭环增益，和f₂它的频率是- 3db吗
• |一个_c|为复合放大器的闭环增益f_c它的频率是- 3db吗
• |β|是复合放大器周围的反馈因子
• 一个₀，一个_c0,一个_20.确定上述增益的直流值

电路类似于图1(a)从前一篇文章,如下所示。

然而，我们的新赛道的精神是完全不同的。

办公自动化₂不再是同类型的运算放大器办公自动化₁，而是一种更快的设备，其极频f₂被设计成上面的方式办公自动化₁' s f_t，因此不会侵蚀复合放大器的相位裕度。如图1(b)所示，存在办公自动化₂上移整个开环增益|一个的|办公自动化₁，以创建复合开环增益|一个_c|。

给定|1/β|的值，我们如何指定的值一个_20.相对于| 1 /β| ?答案是强加

\[A_{20} \leq \左|\ frac {1}{\beta} \右|\]

当然，我们做不到_20.> |1/β|，因为这将定位交叉频率f_c以上f_t，其中频率极为|一个_c|会使电路不稳定。)

为了获得更好的理解，考虑图2中的PSpice电路，模拟一个741运放，并使用一个拉普拉斯块来模拟配置的CFA一个_20.= 10 V/V (= 20 dBf₂= 50 MHz。在这个例子中，我们应用了上面带" = "号的等式。

图2。提高741运放SR的复合放大器。

参考图3(a)，我们发现它具有启发性办公自动化₁必须只放大0分贝，而放大10 V/V是由CFA完成的。输出电压波动较小办公自动化₁应该大大改善回转率(SR)。

图3。图2中PSpice电路的图显示了(a)频域和(b)时域的情况。

可以肯定的是，将图2的输入源改变为脉冲类型后得到的图3(b)的时间响应证实了我们的预期。在没有CFA的情况下，741大约需要20 μs来摆动10 V，因此根据数据表，SR = 10/20 = 0.5 V/μs。随着CFA的就位，复合放大器的SR是一个数量级的快，或约5 V/μs。

我们还注意到，复合放大器的直流环路增益和-3-dB频率带宽都有一个数量级的增加。

让我们回忆一下方程1前一篇文章：

\[f_B = frac {GBP}{A}\]

根据这个公式，10 V/V的增益意味着100 kHz的-3-dB频率，而实际测量值是1.4 MHz。这都要感谢CFA的帮助。

最后，我们指出，任何过热的输出阶段的CFA永远不会达到输入阶段的VFA，从而大大降低了输入热漂移的影响。

此外，CFA通常提供比VFAs更高的输出电流驱动能力，因此CFA不仅可以用来提高SR，而且还可以提高VFA的输出电流驱动能力，从而避免了对a的需求输出缓冲区．

在下一篇文章中，我们将看到如何实现更高的直流精度和更低的相位失真。