(仿真)正交放大电路

1万 · 2015-12-6 18:15

以下电路不知道如何叫，放大是正交引起，就叫正交放大。

正交放大电路
1)，两个参数一样的跟随器将频率fc=GB=GBW的正弦波移相90º(如下波形图)，则Ga*Gb=(GBWa/fc)(GBWb/fc)=1*1=1，整理得电路带宽fc与增益带宽积参数的关系式：fc=√(GBWa*GBWb)。以下电路两个运放的GBW参数都是500KHz，则fc=√(500*500)=500KHz。

1万 · 2015-12-6 18:16

2），符合上述fc=√(GBWa*GBWb) 关系式的复合运放电路，反馈的U-波与fc波正交(如下图红绿线)，输出uo=(GBWa/GBWb)Efc幅度最大，既放大又带通。运放参数GBWa/GBWb的比值越大，输出幅度越大，Q值越高，多级连用更佳。电路没有电阻就不受电阻温漂的影响，运放温漂等失调电压由复合运放消除，缺点是受制于运放参数。

例如，运放LF155A和LP124的GBW参数分别是2.5e+6Hz和1e+5Hz，则电路频带fc=√(2.5e+6)(1e+5)=500Khz。仿真测试，频率495KHz/Efc0.1mv正弦波 (红线)，被放大输出uo=(2.5e+6/1e+5)0.1mv=2.5mv(黑线)。

1万 · 2015-12-7 13:38

要用到运放的GBW参数来做，同一型号的运放GBW这个参数相同吗？

1万 · 2015-12-7 14:33

本帖最后由 captzs 于 2015-12-7 14:45 编辑

oldzhang 发表于 2015-12-7 13:38
要用到运放的GBW参数来做，同一型号的运放GBW这个参数相同吗？

按照我的看法，应该看参数而不是型号，两个不同GBW参数的运放最好同一型号。也就是考虑到同型号的参数可能不同，所以将参数都贴出。在和网友交流类似问题时，我举了推挽电路的PNP与NPN管成对的例子，参数完全一致是不可能的，但是不影响正常使用就可以。

2万 · 2015-12-7 14:44

同一型号的运放的GBW参数不同！
不同GBW参数的运放最好同一型号！

这两句话不是一个意思吗？

1万 · 2015-12-7 20:48

建议放弃这种思路，没有实用价值，

只看该作者 · 2015-12-7 21:44

AB在500K的时候滞后45度。

总的就是90度滞后了。

谢谢大家！

只看该作者 · 2015-12-7 22:06

其实穿越频率那滞后了120度。

小于穿越频率也就是GBW才能正交。

再次感谢大家！

只看该作者 · 2015-12-7 22:13

理想运放在GBW那滞后90度。

闭环滞后45度。

谢谢大家！

但运放非理想所以要正交就要比GBW更小才行。

再次感谢大家！

1万 · 2015-12-8 08:22

不知道你是为了放大还是为了正交，

如果为了正交可以考虑使用相位序列网络，

1万 · 2015-12-8 10:48

mentor55=5 发表于 2015-12-7 22:06
其实穿越频率那滞后了120度。

小于穿越频率也就是GBW才能正交。

上网请教"哑老师"后，思考的结果是，穿越频率点难于确定，因为增益0的时间位置很难用简单方法确定。况且120度相位作为一个研究性的指标，对电路功能没有特别意义。

2万 · 2015-12-8 11:22

不是确定难易与否的问题(相反，曲线拟合很容易确定！)，而是跟三极管fT一样，变化范围大。

1万 · 2015-12-8 15:50

3)，三运放复合电路

由于带宽受制于运放的参数，下电路三个GBW一样的运放将fc波移相90º就可以实现正交放大，多一个选择。B和C两个跟随器电路的带宽只有GBW参数的一半，按照上述关系式，则fc=√(0.5GBW*GBWa)=GBW*√0.5＝0.733GBW。缺点是仅放大数倍。如果选择Vosa=Vosb+Vosc，或者用复合跟随器代替C运放，则可以消除失调电压，uo波中轴不偏离0轴。

1万 · 2015-12-10 16:52

4)，幅频特性与GBW (以上述双运放复合电路为例)

以下是电路带宽不变，各采样频率点的幅频曲线。500KHz是计算的电路带宽，495KHz是输入的正弦波fc频率/强度1mv，输出幅度25mv。当幅度衰减至0.7，幅度17.5mv时的频点fp是545KHz和445KHz为带宽界限，则带宽+50KHz，这是电路带宽允许输入信号的频偏，其实允许的频偏越大，抗干扰性能就越差。

1万 · 2015-12-10 16:53

**），运放参数不稳对任何电路都有影响，本电路的输出幅度和电路频带由GBW参数决定，所以测试它们的关系。输入信号频率500KHz不变，GBWa参数改变-12%(运放A的GBW变大，不影响电路的带宽)，结果衰减至0.7/输出17.5mv(如下图)，幅度改变在带宽范围内；或者GBWb参数改变+-20%，幅度衰减也是0.7，参数这样的变动仍然在电路带宽允许的范围内。我不知道GBW参数的误差标准是多少，但是连猜带蒙应该没有这么大。

温漂测试，以前发过帖，不重发。

受运放GBW参数的限制，正交放大电路带宽不可能很低。低频和极低频(例如数Hz或者1Hz以下)的带宽，要采用其它电路。

1万 · 2015-12-12 17:51

本帖最后由 captzs 于 2015-12-13 21:48 编辑

5），低通降压电路

衰减跟放大一样不可或缺，电阻分压为常见，本降压电路与正交放大电路结构完全一样，从放大到衰减的功能转变是通过选择GBW参数实现的。

运放跟随器是转折频率GB=GBW的低通滤波电路(幅频曲线如下)，频率f=GB的正弦波幅度被衰减至0.7E*GBW/f；如果输入正弦波的频率fc高于电路转折频率fp(即GBW)，处于过渡区如图，幅度将被衰减为：u=E*GBW/fc(这是近似计算，因为过渡区幅度与频率不成线性比例)，跟随器就成了fc的低通降压电路。运放的其它参数对衰减量有影响。

1万 · 2015-12-12 17:52

**)，例如，LT1079AC运放GBW=3e+5Hz，通过频率5e+5Hz，幅度1mv正弦波，输出u=0.7E*GBW/fc=0.7*1*3e+5/5e+5=0.42mv。如果改用GBW=8.5e+4Hz的运放 LT1179AC，则u=0.7*1*8.5e+4/5e+5=0.17mv如绿线。

1万 · 2015-12-12 17:52

**)，GBW参数相同的运放复合跟随器，幅频曲线的凸起(红框内)表示对GBW附近的对应频率信号有带通滤波作用，输出u=0.7E(GBWa/GBWb+1)，但处于带宽fc之外，将被衰减，对电路影响不大。如果要消除，选择GBWb>GBWa即可。

1万 · 2015-12-20 20:16

本帖最后由 captzs 于 2015-12-20 21:37 编辑

不同参数的复合运放，有不同的功能。附件电路是正交放大电路，也具备输入跟随器的功能。

6)，输入端的跟随器

输入跟随器运放的静态基极电流在信号源的内阻产生的压降，成为信号的直流分量，放大输出信号偏离0轴，或者电路饱和。所以运放Ios和Ibs参数要小于1e-9A (假如预计温漂使其升高N倍，则参数要对应缩小N倍)，这样，极小的静态基极电流，导致上述的直流分量就可以忽略。而Vos参数及温漂产生的失调电压，由Vos参数一样的复合运放消除，这样的输入级失调电压为0.

如下LF155A运放参数Ios=3e-11，Ibs=3e-12，Vos=0.001V，信号源等效内阻ri=1K~1000K，输出uo波中轴没有离开0轴(如图绿、黑线)。

1万 · 2015-12-22 20:21

7)，衰减+放大组合电路

复合运放输出失调电压Uos=Vosa-Vosb(红框内电路)，如果运放位置对调，则输出失调电压方向相反、绝对值相等(红框外电路)。两者组成衰减+放大电路，前者-Uos输入到后者+输入端，输出负压抵消后者的失调正压，则uo= 0。温漂、Ios和Ibs等参数即使不一致也如此抵消，挑选运放仅专注GBW参数的配对。

例如下电路，前者Uos=0.002-0.008=-0.006v加到后者+端，输出-0.006v与后者失调电压0.006v相抵消，uo=0。红圈内参数不一致，电路“自治”。

(仿真)正交放大电路

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