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高速使用中电流反应运放电路

电流反馈放大器不受基本增益带宽积的限制,随着信号幅度的增加,带宽的损失非常小。因为可以在最小失真的条件下对大信号进行调节,这些放大器在非常高的频率下通常都具有优异的线性度。而电压反馈放大器的带宽随着增

电流反应放大器不受根本增益带宽积的约束,跟着信号起伏的添加,带宽的丢失十分小。由于能够在最小失真的条件下对大信号进行调理,这些放大器在十分高的频率下一般都具有优异的线性度。而电压反应放大器的带宽跟着增益的添加下降,电流反应放大器在很宽的增益范围上坚持其大部分带宽不变。

正由于如此,精确地说,电流反应运放没有增益带宽积的约束。当然,电流反应运放也不是无限快,其压摆率(Slew Rate)不受内部偏置电流的约束,但受三极管自身的速度约束。对给定的偏置电流,这就容许不用一般或许影响稳定性的正反应或其方法来取得较大的压摆率。

那么怎么构建这些电路呢?电流反应运放具有一个与差分对相对的输入缓冲器,该输入缓冲器大多数情况下常常是射极跟从器或其它十分相似的电路。正相输入端具有高阻抗,而缓冲器的输出,即放大器的反相输入具有低阻抗。相比之下,电压反应放大器的输入都是高阻。

电流反应运放的输出是电压,并且它与流出或流入运放的反相输入端的电流有关,这由称为互阻抗(transimpedance)的杂乱函数Z(s)来表明(图1)。在直流时,互阻抗是一个十分大的数,并且像电压反应运放相同,它跟着频率的添加具有单极点滚降特性。

电流反应运放灵活性的要害之一是具有可调理的带宽和可调理的稳定性。由于反应电阻的数值实践上改动放大器的沟通环路的动态特性,所以能够影响带宽和稳定性两个方面。加之具有十分高的压摆率和根据反应电阻的可调理带宽,你能够取得与器材的小信号带宽十分挨近的大信号带宽。在乃至更好的情况下,该带宽在很宽的增益范围内大部分都坚持不变。而由于具有固有的线性度,你也能够在高频大信号时取得较低的失真。

怎么发现最佳的反应电阻RF

由于放大器的沟通特性部分地取决于反应电阻,这就让咱们能够针对每一个特定的运用“量身定制”放大器。下降反应电阻的数值将进步环路增益。为了坚持稳定性和最大的带宽,在低增益时,反应电阻要设置为较高的数值;跟着增益的上升,环路增益天然下降。假如需求高的增益,能够运用较小的反应电阻来部分地康复环路增益。

图1:具有Z(s)和反应电阻的电路示意图

图2:能够表现LMH6714特征的不同RF条件下的频率响应

在图2中你能够看到跟着你改动反应电阻带宽所产生的改变。在右手曲线的远处,反应电阻RF等于147Ω,你能够看到频率响应具有相当大的峰值。该曲线也具有最高的带宽。减小该电阻到远远低于这个147Ω,会导致你的脉冲响应出现振铃,假如再进一步减小该电阻,实践上就会产生振动。RF等于300Ω的曲线具有优异的平整度和增益,并依然具有与峰值频率响应可比的杰出带宽。

所以,咱们不用献身太多的带宽就现已取得了很高的稳定性。运用600Ω的反应电阻,你就能调理回你的频率响应。例如,假如一个运用只是需求50~60MHz的带宽,在该频段内的任何信号都会对噪声有所奉献,你能够运用反应电阻来调理你的器材的频率响应。在如此有限的带宽内,运用如此高速的放大器的原因在于它供给优异的信号保真度。

图3:主张反应电阻与正相增益的联系

图3来自相同器材的数据表,该图说明晰对给定正相增益的引荐反应电阻。正如预期的那样,对增益为2的放大器引荐选用300Ω的电阻,它具有最佳的增益平整度、树立时刻和速度的组合。此外,从该图中能够看到,对增益为1的放大器需求选用600Ω的反应电阻来取得最优化的功能。这是由于环路增益十分高,较大的电阻值关于稳定性是必需的。这便是与电压反应架构的首要差异。电流反应放大器在运用时不能把输出与反相输入短路衔接。

数据表上指定的最常用的电阻是针对增益为2的放大器。但是,你能够从图2中看到,你终究运用的实践数值有很大的灵活性,在数据表中所引荐的数值是在功能表和曲线中发布的标准所运用的数值。

如图3所示,关于增益为5的放大器,RF下降到200Ω。该增益设置电阻现在只是是50Ω,所以咱们取得的输入缓冲电阻和增益设置电阻的值附近。这就下降了运放的闭环互阻抗,并将跟着增益的进步而开端约束带宽。在增益为8时,咱们要把反应电阻进步到275Ω。关于更高的增益,一旦不能下降反应电阻来进步增益,带宽将遭到丢失,并且放大器开端出现电压反应放大器的特性。

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