复合放大器：具有高输出功率和高带宽的高精度放大器

2022-5-1 16:17:40 6941 复合放大器

0 工程师常常面对各种挑战，需要不断开发新应用，以满足广泛的需求。一般来说，这些需求很难同时满足。例如一款高速、高压运算放大器（运放），同时还具有高输出功率，以及同样出色的直流精度、噪声和失真性能。市面上很少能见到兼具所有这些特性的运算放大器。但是，您可以使用两个单独的放大器来构建这种放大器，形成复合放大器。将两个运算放大器组合在一起，就能将各自的优势特性集成于一体。这样，与具有相同增益的单个放大器相比，两个运算放大器组合可以实现更高的带宽。复合放大器复合放大器由两个单独放大器组合而成，分别具有不同的特性。图 1 所示就是这种结构。放大器 1 为低噪声精密放大器 ADA4091-2。在本例中，放大器 2 为 AD8397,具有高输出功率，可用于驱动其他模块。图 1. 两个运算放大器串联构成复合放大器的示意图图 1 所示的复合放大器的配置与同相放大器的配置类似，后者具有两个外部操作电阻 R1 和 R2。将两个串联在一起的运算放大器看作一个放大器。总增益(G)通过电阻比设置，G = 1 + R1/R2。如果 R3 与 R4 电阻比发生变化，会影响放大器 2 (G2)的增益，也会影响放大器 1 (G1)的增益或输出电平。但是，R3 和 R4 不会改变有效总增益。如果 G2 降低，G1 将增加。带宽扩展复合放大器的另一个特性是具备更高带宽。相比单个放大器，复合放大器的带宽更高。所以，如果使用两个完全相同的放大器，其增益带宽积(GBWP)为 100 MHz，增益 G = 1，那么–3 dB 带宽可以提高约 27%。增益越高，效果越明显，但最高只能达到特定限值。一旦超过限值，可能会不稳定。两个增益分布不均时，也会出现这种不稳定的情况。一般来说，在两个放大器的增益均等分布的情况下，可获得最大带宽。采用上述值（GBWP = 100 MHz、G2 = 3.16、G = 10），在总增益为 10 时，两个放大器组合的–3 dB 带宽可以达到单个放大器的 3 倍。这种说明相对简单。增益均匀分布时，G2 也会获得与放大器 1 相同的有效增益。但是，每个独立放大器的开环增益更高。增益较低时，例如，从 40 dB 降至 20db 时，两个放大器都会在开环曲线的低区域内运行（参见图 2）。如此，与具有同样增益的单个放大器相比，复合放大器可获得更高带宽。图 2. 通过复合放大器扩展带宽直流精度和噪声在典型运算放大器电路中，部分输出会馈送到反相输入。如此，可以通过反馈路径来修正输出误差，以提高精度。图 1 所示的组合也为放大器 2 提供了单独的反馈路径，虽然它也在放大器 1 的反馈路径中。整体配置输出会因放大器 2 产生更大误差，但在反馈给放大器 1 时，会修正这种误差。因此，可以保持放大器 1 的精度。输出失调仅与第一个放大器的输入失调误差成正比，与第二个放大器的失调电压无关。噪声分量也一样。它也通过反馈得到修正，其中交流信号与两个放大器级的带宽预留相关。只要第一个放大器级具备足够带宽，它就会修正放大器 2 的噪声分量。至此，其输出电压噪声密度占主导地位。但是，如果超过了放大器 1 的带宽，那么第二个放大器的噪声分量开始占主导。如果放大器 1 的带宽过高，或者远高于放大器 2 的带宽，就会产生问题。这可能导致复合放大器的输出中出现额外的噪声峰值。结论通过将两个放大器串联在一起，可以将两者的出色特性相结合，从而获得使用单个运算放大器无法实现的结果。例如，可以实现具有高输出功率和高带宽的高精度放大器。图 1 所示的示例电路使用了轨到轨放大器 AD8397（–3 dB 带宽 = 69 MHz）和精密放大器 ADA4091-2（–3 dB 带宽 = 1.2 MHz），将两者组合得到的带宽比单个放大器（放大器 1）的带宽要高 2 倍以上(G = 10)。此外，将 AD8397 和各种精密放大器组合，还可以降低噪声，并改善 THD 特性。但是，在设计中，还必须通过修正放大器配置来确保系统的稳定性。如果考虑所有标准，复合放大器也可能适用于各种要求严苛的广泛应用。【新课推荐】45天BMS锂离子电池管理系统设计实战线上特训班老白新课，课程包含一块板子，老白手把手教学，性价比超高 45天BMS锂离子电池管理系统设计实战线上特训班_电子发烧友学院 https://t.elecfans.com/topic/449.html 纪客老白新上好课： 45天BMS锂电池系统管理线上特训班招生啦！！！【录播课程6部+45天线上直播课+BMS电源模块开发板(成品)】录播课程如下：(学习资料礼包+全天解答交流群) 1.通用元器件基础系列￥399 2.元器件选型￥399 3.驱动电路设计大全￥399 4.防护电路￥299 5.硬件焊接调试￥499 6.电源系统分析￥599 限时优惠价￥1999 0
2022-5-1 16:17:40　　评论淘帖0 举报相关推荐 • 复合放大器：具有高输出功率和高带宽的高精度放大器 2372 • 复合放大器：具有高输出功率和高带宽的高精度放大器 12199 • 运算放大器的串联:如何同时实现高精度和高输出功率 7 • 运算放大器的串联：如何同时实现高精度和高输出功率 4610 • 运算放大器如何同时实现高精度和高输出功率 873 • 运算放大器的串联：如何同时实现高精度和高输出功率 34326 • 如何同时实现运算放大器的高精度和高输出功率？ 4149 • 复合放大器具有高精度的高输出驱动能力 1224 • 复合放大器如何实现高精度的高输出驱动能力 1584 • 【模拟对话】复合放大器：高精度的高输出驱动能力 3006