早期的运算放大器目的是制造模拟计算机,用来计算各种数学公式。虽然现在已经被数字电路替代了,但是运算放大器在模拟电路设计中,仍然是最重要的知识。
1、运放是怎么工作的?
以电压反馈型运放(VFA)为例。由它的内部结构可以知道,它会工作在增益比较大的情况,这就意味着,输入的差模信号趋向于0。
也就是说(V'-GND)的电压非常小,再乘以非常大的增益G,得到输出VOUT。
而一般运放的输入阻抗又非常高,所以会导致I2'和I3'非常小。所以在PCB上,要让红框内的走线尽量短。同相放大器也是类似的。
2、共模输入电压。
这么一看,运放只认差模输入电压,那么是不是不用管共模输入电压呢?不是的。
以THS4032为例,在正负15V供电时,共模输入电压范围典型值为正负14V。
比如上图的高边采样,使用R1采集电源输出的电流,显然R3和R4的电压都接近于+15V,对于运放来说,共模输入电压约为+15V,即该电路不能正常工作。
3、带宽增益积。
对于共射放大电路来说,其带宽增益积是个常数。而一般的电压反馈型运放都是共射放大电路。
对于THS4032来说,它的单位增益为120MHz(增值益为1时),而对于小信号的宽带为100MHz。也就是说把THS4032设置为反相放大器,且增益为10时,能通过的小信号宽带为10MHz。
4、压摆率。
THS4032的压摆率为100V/us,这个参数是运放输出电压的最高变化率,就是deltaV / deltaT,可以用压摆率换成上升时间,而上升时间又和带宽有关系,即:BW = 0.35 / Tr。
那么在实践中究竟看带宽增益积,还是看压摆率?我这里建议的是小信号看带宽增益积(一般是100mVpp),大信号看压摆率。
未完待续。