既然增益带宽积中的增益是开环增益及其带宽,那如何用增益带宽积计算电路闭环带宽呢?

少年山神的悠闲生活 2025-01-08 阅读:6684 评论:0

Part 01

前言

之前的文章中(硬件工程师面试常考的一道题,讲讲运算放大器的增益带宽积),我们讲解了增益带宽积中的增益表示的是运放的开环增益,并且增益带宽积只有在一定的频率范围内才成立,低频时和接近单位增益带宽对应的频率点时增益和频率的乘积不是定值,此时增益带宽积不成立。目的是让大家先理解增益带宽积是什么以及什么条件下才会成立。 我们实际用的运放电路一般都是闭环控制的,比如同相放大电路,反相放大电路等负反馈电路,所以当我们用增益带宽积=开环增益*频率来评估出的也只是开环增益而已,既然增益带宽积中的增益是开环增益,那如何用增益带宽积计算闭环增益呢?今天就来分享一下具体的计算方法。

Part 02

如何得到运放的闭环带宽?

1.方法1:读图 最简单的方法当然是读图了,打开运放的规格书,往下拉,找到运放的闭环增益~频率曲线,横坐标是频率,纵坐标是运放的闭环增益,比如下图示例(分别对应增益为1,10,100的运放闭环增益~频率曲线),这样我们就能根据我们实际电路的闭环增益来通过下图大致评估出闭环增益降低3dB的带宽,比如如果增益是10,带宽大概是1MHz。

既然增益带宽积中的增益是开环增益及其带宽,那如何用增益带宽积计算电路闭环带宽呢?

2.方法1:读图或仿真计算

读图的方式会有些偏差,因为曲线粗了细了,或者不同的人看曲线导致读图的结果也会有偏差,那怎么解决这个问题呢?

运放的闭环增益计算方式如下:

Acl=Aol/(1+Aol*β)

Acl:运放电路闭环增益

Aol:运放开环增益

β:闭环电路反馈因子

低频时和接近单位增益带宽对应的频率点时增益和频率的乘积不是定值,此时增益带宽积不成立。

低频时,Aol*β很大,所以:Acl=Aol/(1+Aol*β)≈1/β

频率特别高时,Aol*β很小,所以:Acl=Aol/(1+Aol*β)≈Aol

通过以上分析,我们找到了Acl与Aol的关联,增益带宽积中的增益是开环增益Aol,所以就间接找到了利用增益带宽积求解闭环增益的方法。

现在的问题其实又回到了1/β与Aol的关系上了,以下面运放电路的开环仿真为例(参考这篇文章:运放电路输出波形发生振荡怎么办?不要慌,教你一步步分析问题所在)

开环增益:Avo=VOUT/VFB

反馈因子:1/β=VIN/VFB

Avo*β=VOUT/VIN

仿真得到Avo以及1/β,1/β的延长线与Avo的交点的频率就是运放闭环回路的带宽,对应的频率点是400KHz左右,增益为10。

而开环增益Avo在频率超过1Hz后增益将以-20dB/十倍频的速度衰减。

这样我们能得到一个结论就是在频率4Hz~400KHz的频段内,增益带宽积是成立的。

4Hz:120dB:增益带宽积=4Hz*10^6=4000000

400KHz:20dB:增益带宽积=400KHz*10=4000000

所以4Hz~400KHz范围内:

增益带宽积GBW=闭环带宽*闭环增益

当闭环增益变化后,我们就能求解出4Hz~400KHz范围内任意闭环增益下的闭环带宽了。

热门文章
  • 防风防寒!北京今天晴朗伴大风寒意十足 周末将迎小幅升温

    防风防寒!北京今天晴朗伴大风寒意十足 周末将迎小幅升温
      中国天气网讯 今天(12月27日),北京天气晴间多云,最高气温2℃,白天北风劲吹,阵风可达六至七级,风寒效应明显。本周末,北京仍以晴为主,风力不大,气温将有小幅上升。   昨天,北京晴冷在线,气温继续下跌,南郊观象台最高气温仅有2.6℃,加上风力较大,体感十分寒冷。   北京市气象台预计,今天白天晴间多云,北风三四级(阵风六七级),最高气温2℃;夜间晴间多云,北风二三级间四级,最低气温零下7℃。   明后两天,北京仍以晴为主,风力不大,最高气温将略升至5℃,最低气温...
  • 在中超联赛赛场北京成都球迷高呼:北京加油,成都雄起

    在中超联赛赛场北京成都球迷高呼:北京加油,成都雄起
      9月14日晚,中超联赛成都蓉城对北京国安的比赛在成都凤凰山体育场举行。首都文明办工作人员到现场力促两地球迷的友好互动,引导球迷文明观赛。   开赛前,两地球迷早早来到赛场,成都球迷在赛场通道为等待入场的北京球迷拉歌拍照。一边是北京球迷激昂的歌声,一边是身穿“雄起”“成都”等字样球衣的成都球迷,画面和谐温馨。首都文明办给两地球迷代表赠送了“向北京榜样学习”宣传品,呼吁两地球迷在场上是对手,在场下是朋友。合影留念时,成都球迷高喊“北京加油”,北京球迷高喊“成都雄起”。...
  • 新手如何开始跑步?

    新手如何开始跑步?
    大家好,我是小贝~ 有喜欢我的分享的可以给我点个关哟~多多互动吧~🫰 跑步是最简单的运动之一。人类进化30万年,跑步是基因自带的能力。可以说天生人人都会跑,人人都可以跑。 所以,很多平时不跑步的人,想入门跑步,建议从以下4个方面开始 一、跑步一定要穿跑鞋! 10年前我跑步穿平时的休闲鞋跑了2周,跟腱受伤!因为休闲鞋没有缓震效果;对膝盖和跟腱的损害较大。 专业跑鞋鞋底有缓震设计,能减少跑步时对膝盖和脚踝的冲击力。保护膝盖和脚踝不容易受伤。 二、注意跑步频率和强度。 1、频率...
  • 西南地区持续阴雨天气 华北黄淮等地大气扩散条件逐步转差

    西南地区持续阴雨天气 华北黄淮等地大气扩散条件逐步转差
      摘要:   国内方面,昨日,全国降水整体较弱;内蒙古、东北地区等地出现大风降温天气。未来三天,青藏高原及云南、四川、贵州等地多阴雨天气,关注局地强降雨或持续降雨可能引发的次生灾害。   全球方面,昨日,欧洲东部美国东南部等地出现强降雨。未来三天,飓风“米尔顿”继续影响美国东南部等地;强冷空气影响中亚等地;欧洲大部大范围降水降温。   一、国内天气情况   1.实况   全国降水整体较弱 内蒙古东北地区等地出现大风降温天气   昨日8时至今日6时,全国降水整体较...
  • 大雾黄色预警:京津冀等8省市部分地区有大雾 局地强浓雾

    大雾黄色预警:京津冀等8省市部分地区有大雾 局地强浓雾
      据报道10月14日电据中央气象台网站消息,预计10月14日早晨至上午,河北中南部、北京、天津西部、山东西部、山西中东部、陕西北部、河南东北部和南部部分地区、湖北中部等地有大雾天气,其中,河北中南部、北京西部、山西中部、陕西北部、湖北中部等地的部分地区有能见度低于500米的浓雾,局地有不足200米的强浓雾。中央气象台14日6时继续发布大雾黄色预警。   此外,14日,华北中南部、黄淮中西部、汾渭平原等地大气扩散条件较差,有轻至中度霾,其中,北京南部、河北西部沿山部分地区有...
标签列表