• 状态 Resolved
  • 已锁定 已锁定
  • 个回复 23 个回复
  • 名订阅用户 28 名订阅用户
  • 次查看 28272 次查看
  • 用户 0 名在线用户
选项
选项
相关

This thread has been locked.

If you have a related question, please click the "Ask a related question" button in the top right corner. The newly created question will be automatically linked to this question.

宽带直流放大器

Ming Yang
Intellectual 315 points
Other Parts Discussed in Thread: OPA695, THS4021, OPA690

各位专家，您们好！

   近来我想设计一个放大器，想实现通频带能至少达到10M，增益有60dB，所以我选择了三个芯片。输入级OPA690接成电压跟随器，中间级OPA695放大40dB，输出级ths4021,放大20dB，电路图如下图所示。

   现在出现的问题是：

（1）、输出频带不够宽，只能到1M，而且1M过后波形会失真，带有噪声（输入20mVPP）。

（2）、有一个疑问，就是之前我有用过opa690和ths4021，就是没有用过opa695，他是电流反馈型运放，我知道电流反馈型运放有一个特性，就是频带只由Rf决定，放大倍数在确定了Rf之后再确定便行而不会影响频带，但是，实际上真的是这样的么？

期待各位专家老师的解答，谢谢！

  • 0
    Genius 3395 points

    对于宽带放大器；不适合一级增益达到40dB。

    建议每级增益控制在5倍以内。

    另外；PCB设计也会明显影响带宽，布线要小心。

  • 0
    Prodigy 60 points

    你得看看OPA695的闭环增益曲线，虽然带宽由反馈电阻决定，但是闭环增益带宽还是会随着你放大倍数有所变化的。

    另外单级放大倍数太大会造成一定程度的失真。

    同一楼的说法，PCB布线的时候要注意走线，减小寄生电容以及平板电容效应，还要注意示波器探头的寄生电容，一般都是用SMA接口直接接到示波器上看效果会较好

  • 0 回复 Yahui Cao
    Intellectual 315 points

    请问一楼Wen Jing老师的话，每级才把增益设置在5倍，那么我要放大到60dB不是要很多级才行？多级的话，似乎也会出现一些问题的？请问有什么比较好的方法呢？

    也回一下楼上Yahui Cao老师的话，我在信号输入输出端都接上了BNC头，而且用的是同轴电缆与示波器和信号源相连，应该不会再这里出现问题。我是用Tina软件仿真的，仿真出来结果还不错，但是实际上就出问题了，请问这就是布线的问题？

  • 0 回复 Ming Yang
    Genius 3395 points

    “限制5倍”的概念来自运放的“单位增益积”概念。即一个运放的放大倍数和频率的乘积为定值。为了达到比较好的带宽；只能限制增益了。60db并不是很高的增益；原则上4～5级放大就可以达到。

    电路是要以印制板为载体；将元件用敷铜线连接。线与线/元件间有天然的物理电容存在，它们同样可以构成反馈回路；改变你期望的特性。这和是否哟娜BNC关系不大。

  • 0 回复 Wen Jing
    Intellectual 315 points

    首先感谢Wen Jing老师的悉心解答！

    我基本明白您的意思了，但有一个疑问请教，就是，放大级数增多，随之而来的可能会是直流偏移增大，噪声增多，成本增大等原因？那么这些应该怎么解决呢？

    谢谢！

  • 0 回复 Ming Yang
    Genius 3395 points

    运放闭环后的直流漂移是非常小的。通常；第一级的漂移及噪音的影响最大，建议前级选用比较高级的放大器；甚至可以用低噪音JFET做输入放大。后级可以选用相对廉价的放大器了。

    你现在选择的指标是比较高的，合理标定指标对降低成本很重要。

  • 0 回复 Wen Jing
    Intellectual 315 points

    再次感谢Wen Jing老师在百忙之中的耐心解答！

    我可以再请教另外一个问题么？我之前在输入级为了做好阻抗匹配，就都在输入级加入一级电压比较器，但是这样也就增加了成本。如果我不在前面加上电压跟随器，第一级就放大级，想做好阻抗匹配，就要像数据手册那样如果输入电阻50ohm，那么就在输入端接上50ohm电阻到地以达到阻抗匹配，但是这样的话输入也就给衰减了一半，那么请问，那个才是比较好的方法呢？

    谢谢！

  • 0 回复 Ming Yang
    Prodigy 60 points

    实际中要考虑的问题远比你仿真中的情况复杂的多，如果要调试的话我建议你一级级查比较好，也就是断开后级，从前往后一级级看，带宽的限制很有可能是某一级的带宽限制了整个系统，噪声消除的话正如Wen Jing说的那样，其实最关键的部分是第一级，所以要高性能的话就得用低噪声的宽带放大器。

    另外，对于50欧姆阻抗匹配，我在这里补充一下，通常50欧姆阻抗匹配是为了在信号传输中不产生驻波，防止信号反射回去，所以阻抗匹配是非常必要的，不能省略，但是在中间级由于信号走线非常短，所以不需要考虑驻波的效应，所以阻抗匹配只是在前级与末级要考虑。

    比较通常的做法是前级用两个50欧姆衰减1/2后再通过一个同向放大器放大两倍，这样的话对于大多数应用来说足够了，而且很多视频，射频系统都是这样来解决的。

  • 0 回复 Yahui Cao
    Intellectual 315 points

    感谢楼上 Yahui Cao ，Wen Jing老师的耐心教导，我受益匪浅啊！

    再次感谢！我知道该怎么做了！谢谢！

  • 0 回复 Wen Jing
    TI__Genius 15705 points

    闭环后直流漂移不一定会小吧？若是运放开环的input referred DC offset是10uV，那闭环后应该乘以放大倍数到输出啊。另外若是采用多级放大，第一级的DC offset总归会被逐级放大的，比如第一级5倍，要求1000倍，那么第一级输出的DC offset就要被后级放大200倍。即使第一级输出的offset只有10uV，但是经过200倍放大，会达到2mV，这对于大多数精密应用来说是不可接受的。如果感兴趣的信号在直流附近不包含信息，那或许可以采用级间交流耦合来挡掉直流失调。

  • 0 回复 Decapton Wang
    Intellectual 315 points

    请问楼上，那么一般的话，要用什么方法解决呢？

    采用运放的放大电路应该用什么方法级间交流耦合？我试过在每级加上隔直电容，但是由于运放内部差分电路的缘故，电容隔直没有效果。可能是我电容取值取错了，那么真的要用级间耦合的话，应该怎样取值呢？

    谢谢！

  • 0 回复 Ming Yang
    TI__Expert 5880 points

    Hi Ming

    能否将你的使用电容隔直的具体电路贴出来？

    可能是没有给运算放大器输入端的bias current 提供直流通路产生的。

    谢谢！

  • 0 回复 Vivian Zhang
    Intellectual 315 points

    呵呵，感谢楼上的关注。

    其实，我的隔直电路很简单，就是在每一级之间串上一个10uF的电容以达到隔直的效果。这个就类似于晶体管放大电路的级间阻容耦合电路。

    谢谢！

  • 0 回复 Ming Yang
    TI__Genius 15705 points

    10u可能大了，你要求的带宽有10M，小一点的电容可能更合适。请问需要处理的信号频带在什么区间？

  • 0 回复 Decapton Wang
    Intellectual 315 points

    输入信号的频带暂时没有讲究，现在只是要设计一个至少10M带宽的放大器，增益有60dB。

    另外，我之前有参考过一个电路，不知这个电路是否是隔直的功能？这个电路接在信号输入端和运放输入之间。如下：

     

    谢谢！

  • 0 回复 Ming Yang
    TI__Genius 15705 points

    有隔直功能，不过22uF太大了，很可能会直接恶化频率响应。后级可不可以加一个电阻分压，上端电阻接5V，下端电阻接-5V。这样从直流看，可以在后级运放的输入端“做出”一个0V的直流；从交流看，就是隔直电容和两个电阻的并联形成了一个高通滤波，挡掉低频，使高频成分通过。

    另，你的带宽是10M，那中心频率在多少？（1M，11M）？（2M，12M）？

  • 0 回复 Decapton Wang
    Intellectual 315 points

    您好，Decaoton Wang！

    可能是我之前的理解错了，宽带放大都讲究中心频率？不是窄带放大才讲究么？望指正。

    加一个电阻分压？请问可否贴上图呢？这样看起来更加直观，因为我有点想象不到，谢谢！

    再次感谢您的耐心的解答！

  • 0 回复 Ming Yang
    TI__Genius 15705 points

    中心频率并不是关键，关键是你究竟想处理什么样的信号。你需要搞清楚需要处理的信号频率在什么范围。比如传感器的信号可能在几K以内，这样一个低速的运放已经足够处理；又比如无线通信低中频结构的基带信号，中心频率可能在30M，带宽可能2M，那么这个信号的频带就是（29M，31M），处理这样的信号，就需要比较快的运放。

    电阻分压很简单啊，附件里有一个现成的例子，第二级用的就是隔直电容加电阻分压。

    Luffy_Li_3.TSC
  • 0 回复 Decapton Wang
    Intellectual 315 points

    楼上说的极是！我要处理的信号分布在10K~10M之间。

    不好意思，不知道为什么附件的文件我电脑上的Tina打开不了？

    谢谢！

  • 0 回复 Ming Yang
    TI__Genius 15705 points

     

    楼主可参照这个例子，第二级是隔直。

  • 0 回复 Decapton Wang
    Intellectual 315 points

    非常感谢Decapton Wang老师的解答！

    我会仔细研究这个电路的！请问有没有您的直接的联系方式（QQ或者邮箱），可以学习交流一下？

    再次感谢！

  • 0 回复 Ming Yang
    TI__Genius 15705 points

    我的邮箱是decapton-wang@ti.com，有问题可邮件联系。

  • 0 回复 Decapton Wang
    Intellectual 315 points

    感谢 Decapton Wang老师的指导！多谢指教！