电流反馈型CFB运放之【6】

这一小节来说说电流反馈型运放的另一个有特色的地方。反馈电阻,这也是与电压反馈型运放最大的不同点之一。本节深入聊聊这个电阻,并给出一组测试结果。

在一些资料中,常给出这样一句话,就是电流反馈型运放的反馈电阻要设成固定值。其实不然!严格来说,应该是把电流反馈型运放的环路增益设成固定值。如下式。关于这公式的推导,在第4小节中有详细的描述

这就要求不同的增益(1+Rf/Rg)下设定不同的Rf的值。那我们就来研究一下如果Rf设定不合适带来的问题。下图就是在不同的增益下,使用固定值的Rf的频谱响应。一个突出的问题是:在不同增益下使用同一固定的Rf的值,会使得频谱响应不平坦。

那么我们就得让Rf随增益动起来,从而得到平坦的频谱响应。这也就是要固定环路增益原因。

为了使增益平坦,我们不得不优化Rf值。其实也都是这样设计的。对于一个固定的增益,如果反馈电阻Rf偏大那会怎样呢?反馈电阻Rf偏大,会带来了个好处,增加带宽,但也带来一个坏处,高频响应不平坦(peak)。反馈电阻Rf偏小,会降低或消除高频增益不平坦,但也会降低电路的带宽。这些文字说的太抽象了,还是看看测试结果。下图是LMH6702在增益为2时,不同反馈电阻对应的频谱响应曲线。这一测试结果很好的说明了上面的一段话。

(注:在Rf=270ohm时,频响曲线应该在高频时衰减并平滑的衰减下去,后面的尖峰是由于电路板分布电容的影响。后面小节会详细聊分布电容)

我们同时测量了PCB layout做的很好的OPA653的频响,在合适的Rf下,带内非常平坦。


7 个回复

  • 这篇博文里面忘记写一个至关重要的问题。就是电流反馈型运放,不能设计成反馈电阻Rf=0的跟随电路。原因,上面解释了。

  • 回复 Wayne Xu:

    除了考虑带宽的问题   何peak峰值的问题  还要考虑其他问题?

  • 这个电阻应该是系统的阻尼电阻,可调节闭环频率特性的谐振峰值Mr

  • 举人 1601 points

    hello,wayne,你好

    请问为什么不能设置Rf为0时?从曲线上我看不出很细致的区别。

    是因为Rf为0时,frequency flatness不够平坦?

    另外

    :为了使增益平坦,我们不得不优化Rf值。其实也都是这样设计的。对于一个固定的增益,如果反馈电阻Rf偏大那会怎样呢?反馈电阻Rf偏大,会带来了个好处,增加带宽,但也带来一个坏处,高频响应不平坦(peak)。反馈电阻Rf偏小,会降低或消除高频增益不平坦,但也会降低电路的带宽。这些文字说的太抽象了,还是看看测试结果。下图是LMH6702在增益为2时,不同反馈电阻对应的频谱响应曲线。这一测试结果很好的说明了上面的一段话。

    应该是Rf偏大,带宽减小吧...

    以下是我看的THS300X的文档摘录:

    As with all current-feedback amplifiers, the bandwidth of the THS300x is an inversely proportional function of
    the value of the feedback resistor (see Figures 26 to 34). The recommended resistors for the optimum frequency
    response are shown in Table 1. These should be used as a starting point and once optimum values are found,
    1% tolerance resistors should be used to maintain frequency response characteristics. For most applications,
    a feedback resistor value of 1 kΩis recommended – a good compromise between bandwidth and phase margin
    that yields a very stable amplifier.
    Consistent with current-feedback amplifiers, increasing the gain is best accomplished by changing the gain
    resistor, not the feedback resistor. This is because the bandwidth of the amplifier is dominated by the feedback
    resistor value and internal dominant-pole capacitor. The ability to control the amplifier gain independent of the
    bandwidth constitutes a major advantage of current-feedback amplifiers over conventional voltage-feedback
    amplifiers. Therefore, once a frequency response is found suitable to a particular application, adjust the value
    of the gain resistor to increase or decrease the overall amplifier gain.


  • 回复 lzlr:

    个人观点:

    1.Rf=0,容易造成不稳定,因为我们不确定Rb的值。所以最好按手册来。

    2.反馈电阻越大,越稳定,应该是减小带宽,这里我也认为作者写错了。

  • 回复 Wayne Xu:

    关于这个问题,下面的同行给出了好多质疑,Wayne能不能再解释一下,谢谢!

  • 回复 lzlr:

    您好,

    确实是在增益不变时,RF越小,带宽越大,文中应该是写反了。

    另外,如果设置单位增益时,把RF=0,那么feedback trans-impedance会变得很低,那么feedback trans-impedance与Zol的交点频率会高于Zol上的高阶极点,导致相位裕度降低很多。所以RF不能设置为0。