模擬增益頻寬——通用運算放大器模型

作者: Bruce Trump，EDN

運算放大器的增益頻寬積(GBW)會怎樣影響電路並不總是顯而易見。巨集模型有固定的增益頻寬積，雖然你可以深入觀察這些模型，當然最好不要瞎搞它們，那麼你可以做什麼？

運算放大器的增益頻寬積(GBW)會怎樣影響電路並不總是顯而易見。巨集模型有固定的增益頻寬積，雖然你可以深入觀察這些模型，當然最好不要瞎搞它們。那麼你可以做什麼？

你可以使用SPICE中的通用放大器的模型來檢測電路對增益頻寬積的靈敏度。大多數基於SPICE的電路模擬器包含一個簡單的運算放大器模型，因此很容易就可以修改，TINA的模擬介面如圖1所示。

首先將DC開迴路增益設置為1M(120dB)。然後，主極點的頻率(單位為Hz)與其相乘將得到放大器的增益頻寬積(單位為MHz)。在這個例子中，10Hz的主極點對應10MHz的增益頻寬積。對於5MHz、10MHz和100MHz三種不同的增益頻寬積，圖2分別提供了對應的開迴路回應。

注意這個簡單的模型存在第二個極點(有些人稱它為不受歡迎的極點)。有時候，你會想要第二個極點處在一個非常高的頻率，比如說10GHz。對於任何合理的增益頻寬積，這將會形成一個理想的90度的相位裕量。在這個範例中，將第二個極點設定為100MHz，等於模擬時最大的增益頻寬積的值。在100MHz增益頻寬積的回應中，可以看到第二個極點的影響，它將會使得開迴路回應在100MHz的地方開始彎曲。它使得單位增益頻寬大約為78MHz，和一個具有78MHz增益頻寬積的運算放大器的情況很相似，運算放大器的單位增益頻寬和增益頻寬積並不一定是相同的值。

對於主動濾波器的設計，很難判斷增益頻寬積的需求，它是一個可以應用這種技術的很好的例子。圖3中使用FilterPro來設計柴比雪夫濾波器(chebyshev filter)，它會提供一些增益頻寬積值的推薦，然而它的設計準則可能會比一些情況更嚴格。對於這個設計而言，它推薦了100MHz或更大的增益頻寬積來達到近乎理想的濾波器設計特性。如圖3所示，設定三種增益頻寬積(5MHz、10MHz、100MHz)來對設計進行模擬，從結果中可以得出小於100MHz的增益頻寬積已經是符合要求的。對於最終的模擬，應該使用你所選擇的運算放大器的巨集模型。

本文使用了TINA中的參數步進功能，改變主極點從而改變增益頻寬積。其他模擬器也有類似的功能。當然，也可以手動地修改參數。無論是哪種方式，改變通用運算放大器的增益頻寬積將幫助你洞察增益頻寬積對電路的影響。

你曾經使用運算放大器模型來修改其他參數嗎？歡迎提出建議。

(參考原文：<a href=” http://e2e.ti.com/blogs_/archives/b/thesignal/archive/2013/02/26/simulating-gain-bandwidth-the-generic-op-amp-model” target=”_blank”> Simulating Gain-Bandwidth—the generic op amp model</a>，by Bruce Trump，EDN China編譯)