使用高速放大器進行設計時的三個常見問題


原標題:使用高速放大器進行設計時的三個常見問題
在使用高速放大器進行設計時,設計人員可能會遇到以下三個常見問題:
一、高速運算放大器具有最小增益規格的原因
這主要與失補償的運算放大器有關。失補償的運算放大器具有閉環最小增益穩定規格,與單位增益穩定的同類產品相比,在相同電流消耗下,其可提供更大的增益帶寬積(GBW)和更低的噪聲。“失補償”僅表示開環增益(Aol)響應曲線中具有第二個高于0dB的極點,這第二個極點規定了確保放大器穩定性所需的最小增益。增加Aol會導致更寬的帶寬,而縮小放大器輸入對中的負反饋電阻的尺寸會增加Aol,同時有助于降低放大器噪聲。因此,失補償體系結構除了增加帶寬和降低噪聲外,還可實現更高的壓擺率。總體而言,最小增益規格提供了性能折衷,意味著如果放棄單位增益并滿足最小增益要求,則可利用該性能。
二、電流反饋放大器的特性與應用
電流反饋放大器是一種通過將一部分輸出信號作為電流反饋以實現對于放大器的控制的運算放大器。它與依賴于電壓形式的反饋的電壓反饋放大器有所不同。電流反饋放大器的一個明顯優勢是帶寬不取決于增益,而在電壓反饋體系結構中,隨著增益的增加,帶寬會減小。因此,電流反饋放大器更適合于需要高帶寬且增益變化較大的應用場景。
三、高速放大器在電路實驗板上發生振蕩的原因及解決方案
一般而言,封裝引線的電感以及電路試驗板的電容和電感很可能導致高速放大器振蕩。因此,在使用高速運算放大器進行設計時,最小化印刷電路板(PCB)上的電容和電感至關重要。以下是幾種優化高速布局設計的方法:
最小化走線長度:可減少額外的電容和電感。
使用固定接地平面:對于高速設計而言,固定接地平面通常比散列平面更佳。
去除信號走線下方的接地層:有助于減少敏感節點上的寄生電容。
最小化信號路徑上的通孔:通孔會增加電感,并可能在高于100MHz的頻率下引起信號保真度問題。為降低信號保真度問題,可將關鍵信號與放大器在同一層布線,以消除任何通孔。
優化返回電流路徑:信號走線布局設計應盡量減少整個信號路環面積,從而使電感最小。
正確放置和布線旁路電容器:在電路板的同一層上,放置旁路電容器時應盡可能靠近放大器。使用較寬的走線,并將測通孔布線到旁路電容器,然后再到放大器,而非布線在電容器和放大器之間。
正確放置電阻:將增益設定電阻、反饋電阻和串聯輸出電阻置于靠近器件管腳的位置,以最大程度地減少電路板寄生效應。
綜上所述,設計人員在使用高速放大器進行設計時,需要充分考慮以上三個常見問題,并采取相應的解決方案,以確保設計的穩定性和性能。
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