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[参考译文] OPA2325：开环增益匹配

admin
Guru**** 1640390 points
Other Parts Discussed in Thread: OPA2325, OPA2837
请注意，本文内容源自机器翻译，可能存在语法或其它翻译错误，仅供参考。如需获取准确内容，请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

https://e2e.ti.com/support/amplifiers-group/amplifiers/f/amplifiers-forum/917919/opa2325-open-loop-gain-matching

器件型号：OPA2325
主题中讨论的其他器件： OPA2837

您好！

我希望实现一个运行频率为10-20kHz 的相当简单的跨阻级、并且希望尽可能消除由于有限开环增益而导致的误差。 数据表显示、10kHz 时的典型 OL 增益约为60dB、因此互阻抗级本身会因此产生约0.1%的误差。 我曾经想到过、我可以跟随跨阻级(具有负增益)使用具有 x1增益的简单缓冲器、这对于直接驱动到 ADC 输入也很方便。

如果我这么做、我得到传递函数(忽略偏置电流)为：

如果两个放大器的开环增益完全匹配、则分母中的中间两项会抵消、有限 AOL 的影响变得非常小。 我不确定的是、两个放大器的增益实际上匹配程度如何。 由于它们位于同一个芯片上、我假设任何差异都很小、但有多小？ 在任何给定频率下、实际是否存在超过1dB 的差值？

谢谢、

戈登。

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    TI__Guru**** 1640390 points
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    戈登、

    运算放大器开环增益 Aol、任何给定频率 fc 下的幅度、是增益带宽积(GBP)的函数、其中 AOL=GBP/fc、在10kHz 时、OPA2325 Aol = 10e6/10e3 = 1000 (60dB)。 因此、如果您在给定频率下需要更高的 Aol、则只需选择具有更高 GBP 的运算放大器即可。 因此、例如、如果在10kHz 时需要 Aol 为80dB (10、000)、则需要使用 GBP = fc*gain = 10、000*10、000 = 100MHz 的运算放大器。  

    给定频率下的增益误差问题与 GBP 的变化比直流 AOL 的变化更相关。  因此、您的问题实际上与增益带宽积 GBP 而不是直流 AOL 的变化有关。  即使在同一双通道或四通道封装的不同通道之间、GBP 也无法完美匹配。 对于来自同一晶圆批次的器件、失配可能在1%以内、但由于长期工艺变化、几个月后制造的器件可能高达+/-30%。

    此外、上面的公式使用一个简单的传递函数公式来计算增益误差、而不是幅度公式。 使用这些公式将导致不正确的结果，特别是在电路截止频率附近，实际误差将更加显著。  随附的文章介绍了如何在任何给定频率下计算交流输入信号的闭环增益误差。

    e2e.ti.com/.../gain-error.pdf

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    TI__Guru**** 1640390 points
    请注意，本文内容源自机器翻译，可能存在语法或其它翻译错误，仅供参考。如需获取准确内容，请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

    Marek、

    感谢您提供这些信息。 了解了第一个有关使用具有更高 GBW 的放大器的知识、但我希望我提议的方法可以提高快速放大器的精度、同时避免使用功耗相对较高的器件。

    第二点、您完全正确地说、该问题与 GBW 匹配有关。 在我引用 AOL 的情况下、我意味着特定目标频率的增益-直流 AOL 与此应用完全无关、但当然、正如您所说的、我所关注频率的 OL 增益完全是由 GBW 引起的。 感谢有关精确计算任何频率增益误差的文章。

    我现在有点困惑。 当您说不匹配可能是不同晶圆批次的+/-30%时、这是否意味着双封装中的两个放大器是物理上独立的芯片、它们放在同一封装中、两个芯片可能相隔了几个月？ 我的理解是、双核和四核通常都是在同一个硅芯片上制造的、但很高兴接受、我可能完全错了。

    在您指出它实际上符合我感兴趣的 GBW 之后、我搜索了双封装中匹配的 GBW、结果之一是来自此论坛的以下主题：

    https://e2e.ti.com/support/amplifiers/f/14/t/633377

    该主题上的最后一篇文章建议交流参数匹配良好、因为布局几乎完全相同、并且在相同条件下进行处理、这正是我所期望的。 Bruce Trump 在 PDF 附件(幻灯片35-39)中的演示特别提到 GBW 在双通道和四通道中很好地匹配。 这似乎与你的上述评论直接相矛盾。

    我很可能会在这里误解某些事情-任何澄清都是最受欢迎的。

    谢谢、

    戈登。

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    TI__Guru**** 1640390 points
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    嗨、Gordon、  

    我认为 Marek 在双失配中对 GBP 加+/-30%有点快。 对于"未修整"器件、我使用+/-30%的数字来表示器件间差异。 许多较高速的器件具有修整后的电源电流、其中我使用+/-20% GBP 变化器件进行部件间转换、因为您已通过电源电流修整消除了其中一个变化(也会加快压摆率扩展等)  

    DUals 几乎永远不会分离裸片、采用良好的布局、与 GBP 相当匹配

    我没有这个数字、但对于最近的双通道器件、比如 OPA2837、这可能是一个有趣的问题

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    TI__Guru**** 1640390 points
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    Oh 和 incidentaly Gordon 在最近的这篇文章中对 GBP 变化对有源滤波器设计的影响进行了一个示例调查-这是在 MFB 设计中建立最小 LG、然后让 GBP 模型发生变化的背景下进行的。 我进入了模型、并在仿真中更改了主极点以执行该操作。

    https://www.planetanalogue.com/use-true-gain-bandwidth-product-to-estimate-required-margin-in-active-filters-insight-13/

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    TI__Guru**** 1640390 points
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    此外、如果我看一下幻灯片系列的通道不匹配部分、就会发现基于不匹配的规格在双通道上不会比单通道更匹配-这是直观的、但我会说在 OPA2837 DC 上工作 我们正在研究的测试试图将偏移电压的不匹配规格比每个通道的偏移电压扩展略严格。 测试数据支持这一要求、但与单通道规格相比、要求的要求不高(15%)。 某些应用程序可能会从那里的最佳规格中受益、但在最终版本中、所有这些显然都有所下降。  

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    TI__Guru**** 1640390 points
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    Gordon、Michael、

    你完全误解了我所说的话-这又是：

    “对于来自同一晶圆批次的部件，不匹配度可能在1%以内，但由于长期流程变化，几个月后制造的部件可能高达+/-30%。”

    GBW=gm/(2*Pi *CC)、其中 gm~Itail (电流偏置输入差分对) 和 cc 为米勒电容。  由于薄板电阻和板电容的工艺变化、Itail 和 CC 可能分别高达+/-15%、因此当它们反向变化时、它们会导致 GBW 与其典型值相差+/-30%。

    但这种不匹配只能发生在不同晶圆批次的器件中。  双片或四片显然来自相同的晶圆批次、因此它们对 GBW 等交流参数的匹配始终在1%以内。

    相隔几个月制造的零件的 GBW 可能 与其典型值相差高达+/-30%：  这意味着对于在不同时间生产的晶圆批次、OPA2325的 GBW 可能在7MHz 和13MHz 之间变化、但双通道或四通道的 GBW 始终在+/-1%以内 、因为它们来自同一晶圆批次。  

    因此、OPA2325两个通道的 GBW 最大不匹配可能为：

    典型值为9.9MHz/10.1MHz

    最低6.93MHz/7.07MHz

    最大12.87MHz/13.13mH

    换句话说、GBW 的绝对工艺变化可能高达+/-30%、但晶圆批次内的匹配度在+/-1%以内。

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    TI__Guru**** 1640390 points
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    Marek、

    这是一个有用的解释。 正如我在上面所说的、我认为我可能是在误解某个地方、这就解释了这一点。 +/-1%相同封装中的放大器之间的 GBW 匹配直观地感觉正确、因此在设计时、这是一个有用的数字。 您对批次之间差异的来源的详细描述也很有帮助。

    感谢您的澄清、非常感谢。

    也感谢 Michael 的评论以及一篇有趣文章的链接。

    戈登。