采用寬帶電壓與電流反饋運(yùn)算放大器的應(yīng)用要求(06-100)

　　系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員既能用電流反饋運(yùn)算放大器，也能選擇電壓反饋運(yùn)算放大器，到底如何決定呢？我們將討論每種放大器最合適的應(yīng)用，說(shuō)明為什么某些應(yīng)用不適合某種放大器。我們通過(guò)設(shè)計(jì)樣例介紹廣泛采用的電路，其中包括新興全差動(dòng)放大器(FDA，一款獨(dú)特的電壓反饋器件)，說(shuō)明這種器件在什么情況下最適用。

　　放大器的選擇標(biāo)準(zhǔn)

　　就任何給定應(yīng)用而言，我們可從多種可能的運(yùn)算放大器中進(jìn)行選擇。其中主要有兩種類(lèi)型，即電壓反饋 (VFB) 運(yùn)算放大器與電流反饋運(yùn)算放大器 (CFB)，二者之間存在明顯的內(nèi)在差別，因此分別適應(yīng)于不同類(lèi)型的應(yīng)用。FDA是一款新型的運(yùn)算放大器，其采用輸出共?？刂骗h(huán)路，它適用的應(yīng)用類(lèi)型既與典型的電壓反饋放大器相同，又包括一些專門(mén)的應(yīng)用。

　　在決定采用哪種類(lèi)型的放大器之前，我們先要考慮設(shè)計(jì)的輸出信號(hào)要求，如所需的最大輸出Vpp與輸出電流以及負(fù)載類(lèi)型等。此外，我們還要考慮諸如穩(wěn)定時(shí)間、全功率帶寬或失真要求等必要的動(dòng)態(tài)特性。這樣，我們不僅可以根據(jù)這些要求縮小備選放大器的范圍，而且還可根據(jù)所需輸出Vpp的要求采用適當(dāng)?shù)碾娫措妷悍秶?。隨后，我們?cè)俑鶕?jù)所需的輸出動(dòng)態(tài)范圍確定最小的電源電流，從而進(jìn)一步縮小選擇范圍。通常說(shuō)來(lái)，CFB 對(duì)高頻動(dòng)態(tài)范圍需求而言能實(shí)現(xiàn)最佳功率效率，而VFB則能實(shí)現(xiàn)更好的噪聲性能，是某些特定類(lèi)型電路的首選。

　　電壓與電流反饋運(yùn)算放大器的內(nèi)部比較

　　為了了解為什么某些電路采用某種類(lèi)型的放大器會(huì)運(yùn)行得更好，我們必須了解各種放大器的內(nèi)部拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，進(jìn)而得出相關(guān)傳輸函數(shù)。首先，我們不妨來(lái)比較一下用環(huán)路增益格式編寫(xiě)的 Laplace 傳輸函數(shù)這一簡(jiǎn)單的表達(dá)式。圖 1 顯示了 VFB 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖以及內(nèi)部模型與閉環(huán)傳輸函數(shù)。

　　傳輸函數(shù)包括分母中的環(huán)路增益 (LG) 項(xiàng)，其決定頻率響應(yīng)。我們可在相同的坐標(biāo)軸上繪制 20*Log (A(s)) 與 20*Log(1+R2/R1) 方程式的曲線來(lái)了解上述特性。曲線圖中的關(guān)鍵問(wèn)題包括：1) 低頻上兩條曲線的分離(環(huán)路增益的大小)；以及2) 兩條曲線在頻率多大時(shí)相交。有時(shí)我們把交叉點(diǎn)稱為環(huán)路增益交越，這時(shí)傳輸函數(shù)的分母項(xiàng)降至 1 + 1e-jθ (其中jθ為表達(dá)式的角度)。我們應(yīng)當(dāng)注意，該角度與-180度有很大差異，以避免閉環(huán)震蕩或出現(xiàn)峰值。假定簡(jiǎn)單的單極響應(yīng)為A(s)，那么兩項(xiàng)的環(huán)路增益圖如圖2 所示。