反向比例运算电路的放大系数

1万 · 2019-9-5 18:42

反向比例运算电路的放大系数
*)，理想反向比例运算电压增益G=Rf/Re，那么实际运放呢？例如运放和电路参数如下，电路电压增益A=？，这是一个最实际的问题。

只看该作者 · 2019-9-5 22:26

这个运放的单位增益带宽积为10M，而你电路的增益带宽积为0.2*50=10MHz，一点余量都没有，肯定不行啊。。。

1万 · 2019-9-6 07:39

xiaxingxing 发表于 2019-9-5 22:26
这个运放的单位增益带宽积为10M，而你电路的增益带宽积为0.2*50=10MHz，一点余量都没有，肯定不行啊。。。 ...

逮到GBW已经是重点，然而将要求的增益当作已知条件，去求已知的GBW是逻辑思维之错，须返正才是正道。

1万 · 2019-9-10 10:40

本帖最后由 captzs 于 2019-9-11 09:13 编辑

*)，反向比例运算电路也有两个放大系数，一个G=GBW/GB，另一个k=Rf/Re，都是电压增益。只有电路带宽GB≥fs，传输信号fs携带的表示斜率能量的频率成分才能通过，实现完整性传输。GBW参数等效于电容，延时造成电路建立的电压来不及跟上传输信号的输出峰值，就随其下降，传输幅度就衰减。G=GBW/GB=GBW/fc就成了电路增益A的上限。设计电路时，根据传输信号频率和要求的增益，先算出GBW参数，再根据G估算k系数，然后对Rf/Re取值，数倍G即可以用下关系式计算A。较大的A，选择对应大的GBW=Afs参数。
两个系数以并联形式生成电路增益A=2Gk/(G+2k)，非线性的变化，造成A计算稍有不同，需微调，况且运放GBW参数也不同。当输出U波经Re/Rf分压削弱输入电压不能忽略时，两个参数必须修正G=(GBW/fs)[1-fs/(fs+GBW)]，k=(Rf/Re)[1-Re/(Re+Rf)]。

1万 · 2019-9-10 19:59

captzs 发表于 2019-9-10 10:40
*)，反向比例运算电路也有两个放大系数，一个G=GBW/GB，另一个k=Rf/Re，都是电压增益。只有电路带宽GB≥fs ...

k系数调理信号是通过电阻Rf/Re实现的，没有传输延时，则传输延时就是G系数造成的，那么延时如何计算？

1万 · 2019-9-19 21:41

非理想模式的运放电路，仅懂两虚分析，有时就说不清，例如首帖电路，按照两虚分析，电路放大倍数是Rf/Re=50，但是仿真结果仅4倍多，加上增益带宽积定义，不但定性分析就顺了，而且可以定量分析。电路增益完整的公式是，
当G<k时A=G//2k=2Gk/(G+2k)，当G>k时A=2G//k=2Gk/(2G+k)。
同时，给GBW参数的定量取值提供依据，GBW>A*fs。
再强调，不是为了计算而计算，而是通过定量分析弄清楚运放基本电路的原理，明确运放的参数对应影响了电路那个指标，就可以运用自如，有针对性的采取措施去实现指定的功能。

1万 · 2019-10-1 17:20

电压比例运算电路GBW参数的选择不同于I/V转换电路，电路带宽必须大于表示矩形波斜率的频率成分，最高次谐波217fs，即GBW>217fsRf/Re，信号波形特征才能完整性传输。例如，矩形波fs=1MHz，G=Rf/Re=2，则GBW>434MHz，选择GBW=500MHz的运放OPA651，输出U (黑线) 波形保持与输入Vi一致，放大两倍反相。Rc是失调电压调0电阻。

1万 · 2019-10-1 17:30

captzs 发表于 2019-10-1 17:20
电压比例运算电路GBW参数的选择不同于I/V转换电路，电路带宽必须大于表示矩形波斜率的频率成分，最高次 ...

当电路存在信号源接入电容和运放输入端等效电容的总和Cin，输出出现频率f的振荡波，但是又不知道Cin的电容值，要如何计算电路参数采取补偿措施，消除振荡？

1万 · 2019-10-2 08:54

本帖最后由 captzs 于 2019-10-2 09:34 编辑

captzs 发表于 2019-10-1 17:30
当电路存在信号源接入电容和运放输入端等效电容的总和Cin，输出出现频率f的振荡波，但是又不知道Cin ...

为什么会振荡？

接入电容Cin和Rf构成高通即0点fo=1/2pRfCin幅频曲线如红线，与运放GBW幅频曲线紫色线相交与f点，当电路频率从-Df改变到+Df，fo曲线的增益增加+D，而GBW曲线减少-D，输出电压就此起彼伏波动，最后动态平衡稳定在f频点形成振荡波。

1万 · 2019-10-3 10:48

captzs 发表于 2019-10-2 08:54
为什么会振荡？接入电容Cin和Rf构成高通即0点fo=1/2pRfCin幅频曲线如红线，与运放GBW幅频曲线 ...

9楼给出的示意图，无需多说，行家马上就会想到消除振荡的办法：设置一个极点频率。不过定性分析后，还需要定量分析，电路参数才能量化取值。定量分析分两种情况：一是Cin可以从资料查到，然后汇总，这样计算就简单；另一种Cin未知，需要先计算Cin，就要多两个步骤。

1万 · 2019-10-6 18:19

captzs 发表于 2019-10-3 10:48
9楼给出的示意图，无需多说，行家马上就会想到消除振荡的办法：设置一个极点频率。不过定性分析后，还 ...

217次谐波是引自于争博士的译文《信号完整性研究系列--信号上升时间与带宽》

1万 · 2019-10-9 17:52

captzs 发表于 2019-10-2 08:54
为什么会振荡？接入电容Cin和Rf构成高通即0点fo=1/2pRfCin幅频曲线如红线，与运放GBW幅频曲线 ...

*)，已知接入电容Cin求消振的补偿电容Cf

0点fo与极点217fs合成振荡频率f=√(217fsfo)，移项得fo=f²/(217fs)=1/2pRfCin，将f=1/2pRfCf代入得Cf=√(Cin/2pRf217fs)。

例如，Rf/Re=2K/1K，Cin=14pF=12+运放Ccm2pF，fs=1MHz即，

Cf=√(14/2p2*217*1)=√5.15=2.27pF。仿真结果，原来的绿色振荡消失，输出U与输入Vi波一致，放大2倍，反相。如果振荡频率过低，应先减小反馈电阻提高振荡频率，再补偿的效果才好。此模式失调电压增大。

1万 · 2019-10-9 21:54

captzs 发表于 2019-10-9 17:52
*)，已知接入电容Cin求消振的补偿电容Cf0点fo与极点217fs合成振荡频率f=√(217fsfo)，移项得fo=f²/(217f ...

虽然补偿电容Cf的电容量允许有一定的变动范围，但是过大则矩形波前后沿变缓，过小则在边角位置有“角”。电容补偿法不如电阻补偿法，那么，电阻补偿如何计算？

反向比例运算电路的放大系数

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