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[参考译文] OPA991-Q1:高频信号失真-这正常吗?

Guru**** 1828310 points
Other Parts Discussed in Thread: OPA991, TINA-TI, OPA323
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/1383134/opa991-q1-high-frequency-signal-distortion---is-this-normal

器件型号:OPA991-Q1
主题中讨论的其他器件:OPA991TINA-TIOPA323

工具与软件:

您好、模拟专家、

我不熟悉放大器电路、对 OPA991的高速信号失真有疑问。

鉴于 OPA991的4.5MHz 增益带宽积、我对正弦波信号在设置为简单的电压跟随器(同相输入、增益= 1)时可以可靠放大的最大频率很好奇。

为了对此进行测试、我使用信号发生器和示波器并使用以下设置进行了一项实验:

  • VDD = 3V、VEE = 0V (单电源)
  • 信号偏置为1.5V 直流
  • 振幅:1V 峰值(2V 峰峰值)

我测试了三个不同的频率:1kHz、100kHz 和1MHz。 以下是每种情况的示波器快照:(黄色为输入、其中蓝色为 OPA991的输出)

  100kHz1 MHz

我在较高频率下观察到显著失真。 该失真量是否正常并且符合预期? 当我使用 OPA991 SPICE 模型在 TINA-TI 中模拟相同的设置时、我没有发现任何明显的失真。

感谢您的帮助!

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    这是我的1MHz 正弦波 TINA-TI 仿真结果、因为您可以看到输出(棕色)没有如此失真

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    GBW 和压摆率都可以限制高频信号。

    这些波形看起来好像压摆率太小。 OPAx991 μs 21V/μ s。 您的输入信号的斜率是多少?

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    您好、Zang、

    我总是很好奇、有人使用的是低电压高电压运算放大器。 是的、我知道允许使用3V 的电压、但我们还有很多其他低电压运算放大器可供选择。

    完美运算放大器(无限增益)不会失真。 这是因为输出将强制两个输入是相同的虚拟短路。 在1MHz 处、OPA991的开环增益为4.5V/V、这个数字很低。 虚拟短路已不复存在。 如果 OUT 为1Vp、则差分输入电压为1000mVp / 4.5 = 222mVp。 这不再是单位增益。 它比这更复杂一些、因为输出相位滞后会变成正反馈。  

    压摆率是另一个(实际上更大)问题。 所需的峰值压摆率为 Vpp*pi*f = 1MHz = 6.28V/us;需要多少输入差才能获得? 以及具有该数据的应用手册。  [APP] 根据图3-4提高压摆率、几乎需要200mV (几乎占输入信号的20%)。  

    因此、OPA991的速度不足以缓冲1MHz 输入波形。 仿真应显示更多失真、但可能无法非常准确地建模压摆率。   

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    感谢您的详细解释。 为了回答您的"好奇心"、我碰巧将 OPA991用于另一个高电压应用、并且我很懒地选择另一个运算放大器、因为当我查看数据表时、4.5MHz GBP 和21V/us 的电源低至3V 可能足以满足我的1MHz 缓冲器应用的需求。

    所以我现在明白、这显然是不够的。 您能给我一种"经验法则"来确定最低 GBP 吗? 20MHz GBP 运算放大器(例如 OPA323)是否适合此应用?  

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    问得好。 经验法则取决于预期的输出质量。  

    此处是 OPA323单位增益缓冲器仿真。 在1/1000 BW (20kHz)时、增益峰值(增益误差)开始。 当开环增益的相位降至-90度以下时、就会发生这种情况。 增益峰值不是很大(在仿真中)、因此1/10的 BW (2MHz)没有太大的增益误差。

    对于输出相位滞后;大约为1/100 BW (200kHz)。
    在1MHz 下、预期增益误差为0.1dB、滞后-2度。  足以满足许多应用的要求。   

    以上是小信号(请考虑小信号)的预期。

    对于压摆率、当数据表压摆率(以 V/us 为单位)超过 BW (以 MHz 为单位)时、我总是会感到可疑。 (33>20)。 这让我认为转换增强带来了这么高的数字。

    我喜欢自然压摆率、至少是所需峰值速率的两倍、因此至少为12.56V/us。 OPA323的自然压摆应该接近该值。 为了获得出色的输出正弦质量和相位保护、我会在器件 BW 上采用更高一点的电压  

    不过、OPA323很有可能提供相当好的1MHz 2Vpp 输出。  

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    谢谢 Ron、您 确实是模拟专家! 我没有其他问题。 希望 OPA323能满足我的应用。