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关于“单位增益稳定”的疑问

user4524803
Intellectual 653 points
Other Parts Discussed in Thread: OPA227, OPA228, OPA637, OPA345, LMP7717

最近开始设计一个微小电流的检测仪器，需要一个电流-电压转换的放大模块，不知道单位增益不稳定的放大器能不能作为用于电流-电压转换的放大器（如下图），想请教一下“单位增益稳定”的概念。

  • 0
    TI__Guru**** 295050 points

    对于微小电流检测，在选择运放时，需要注意选择输入偏置电流小的，否则会由于输入偏置电流的影响导致输出产生极大的误差。比如OPA129这款的Ibs在pA级。

  • 0
    Guru 18466 points

    楼主你好,按照我的理解，所谓单位增益稳定，是指运放增益为1时其工作的相位裕度足够，运放工作是稳定的，能很好将输出信号完全反馈到运放的反向输入端。

    所以有些运放有特别指出其是单位增益运放（UGS）比如OPA227，同时相对其有另外一个概念叫做非完全补偿运放：

    OPA228（OPA227UGS版本）精密，低噪声BJT运放
    OPA637（OPA627UGS版本）精密，高速JFET运放
    OPA345（OPA344UGS版本）轨对轨CMOS运放
    LMP7717（LMP7715UGS版本）88MHz CMOS运放

    请看到他们之间的比较：


  • 0 回复 Andy Tan
    Guru 18466 points

    我们可以拿OPA637和OPA637来仿真对比下，直观的对这个概念进行理解：

  • 0 回复 Andy Tan
    Intellectual 460 points

    能做一下分析吗？还是不太懂

  • 0 回复 shuo jia
    Guru 18466 points

    那个地方有疑惑？说出来一起讨论下。

  • 0
    TI__Intellectual 2240 points

    你好，

    做微电流检测，有很多注意的地方。

    以光电检测例，光电管的输出阻抗很大(大概在Mohm级)，由于反馈电阻也较大，两者可以比拟，因而看起来类似于反相输入的“单位增益”。所以最好是单位增益稳定型运放。

    另外，也取决于你放大电流的性质，是直流电流，还是脉冲电流。

  • 0 回复 Andy Tan
    Intellectual 460 points

    我现在用opa637做同相放大，一开始GIAN=2时，一直自激。但是改为5后还是自激，跨接了100p反馈电容，自激消除了，但是带宽损失严重只能做到1M了。

    到底是怎么回事？

  • 0 回复 shuo jia
    TI__Intellectual 2240 points

    你好，

    请问你前面的电流源是使用的光电二极管吗？

    如果是的，这是情理之中的。因为光电二极管的结电容在反馈环路中形成了一个极点，使电路相伴裕度不够。在反馈电阻上并联电容，引入一个零点，来“中和”极点造成的相移，因而消除了振荡。

    就像一本教材上所说:"it's impossiable to get something from nothing"，为了获得更好的稳定性，这里牺牲了带宽。二者是一个折中。

  • 0 回复 Roman Wang
    Intellectual 460 points

    不是，我是用电压信号源直接输入的信号。。。衰减怎么解决？怎么处理跨接电容对频响的影响？有参考连接也行。。。中文的。

  • 0 回复 shuo jia
    TI__Intellectual 2240 points

    你好，

    直接用电压信号源输入是不合理的。可以串一个大电阻作电压－电流源转换。

    这里Cf的值Ci的值息息相关，通常反馈的电容越小，带宽越大，当然相伴裕量也越小。也就是需要脉冲响应的上升沿越陡峭，也会伴随一些过冲和超调。

    结合实际电路布板，需要调试在保证稳定的情况下，获得最大的带宽。

     

  • 0 回复 Roman Wang
    Intellectual 460 points

    为什么直接用电压信号源输入是不合理的？

  • 0 回复 shuo jia
    Guru 18466 points

    如果受反馈网络电阻影响的运算放大器输入电容（加上一些杂散电容）形成的相移或者延迟过大，则同向放大器便会不稳定，或者出现大量过冲和振铃。您可
    以通过减少该节点的杂散电容来获得一定的改善，其可以最小化这种连接的电路板线路面积。我仿真了下，增益为5时，跨接一个2p 的电容基本能够稳定输出十几M.所以是否是在你的电路的输入和输出端引入了其他的电容？

  • 0 回复 shuo jia
    Guru 18466 points

    您可以通过下面两种方式减小因RC延时网络造成的振荡问题：

    1.减少该输入节点（端）的杂散电容来获得一定的改善，比如最小化这种连接的电路板线路面积。

    2.按比例减小反馈网络的电阻值，以保持增益不变。这样可将该电容所产生的极点频率移至更高频率，并减小延迟时间常量。

    如果后端接了容性负载，造成振荡或者通过补偿后带宽减小了，输出端插入一个合适的电阻，也能起到一定改善效果。

  • 0 回复 Roman Wang
    Prodigy 20 points

    您好：

    请问能否用互阻放大电路用于电流互感器的检测，要求能检测到1KHz的nA级别电流。

    互感器输出阻抗几百~几千omh，而且非线性。

    一般用运放搭建的互阻放大器，由于开环增益随频率滚降，即便在1KHz频率下，在选择高值的反馈电阻时，它的输入阻抗也会增大至kohm级别，严重影响电流的检测精度。

    应该采取什么样的办法，或者有没有一种类似于电压跟随器的“电流跟随器”，可以使输入交流阻抗很小，输出交流阻抗很大，用于前置电流放大？