使用高速放大器进行设计时的三个常见问题


原标题:使用高速放大器进行设计时的三个常见问题
在使用高速放大器进行设计时,设计人员可能会遇到以下三个常见问题:
一、高速运算放大器具有最小增益规格的原因
这主要与失补偿的运算放大器有关。失补偿的运算放大器具有闭环最小增益稳定规格,与单位增益稳定的同类产品相比,在相同电流消耗下,其可提供更大的增益带宽积(GBW)和更低的噪声。“失补偿”仅表示开环增益(Aol)响应曲线中具有第二个高于0dB的极点,这第二个极点规定了确保放大器稳定性所需的最小增益。增加Aol会导致更宽的带宽,而缩小放大器输入对中的负反馈电阻的尺寸会增加Aol,同时有助于降低放大器噪声。因此,失补偿体系结构除了增加带宽和降低噪声外,还可实现更高的压摆率。总体而言,最小增益规格提供了性能折衷,意味着如果放弃单位增益并满足最小增益要求,则可利用该性能。
二、电流反馈放大器的特性与应用
电流反馈放大器是一种通过将一部分输出信号作为电流反馈以实现对于放大器的控制的运算放大器。它与依赖于电压形式的反馈的电压反馈放大器有所不同。电流反馈放大器的一个明显优势是带宽不取决于增益,而在电压反馈体系结构中,随着增益的增加,带宽会减小。因此,电流反馈放大器更适合于需要高带宽且增益变化较大的应用场景。
三、高速放大器在电路实验板上发生振荡的原因及解决方案
一般而言,封装引线的电感以及电路试验板的电容和电感很可能导致高速放大器振荡。因此,在使用高速运算放大器进行设计时,最小化印刷电路板(PCB)上的电容和电感至关重要。以下是几种优化高速布局设计的方法:
最小化走线长度:可减少额外的电容和电感。
使用固定接地平面:对于高速设计而言,固定接地平面通常比散列平面更佳。
去除信号走线下方的接地层:有助于减少敏感节点上的寄生电容。
最小化信号路径上的通孔:通孔会增加电感,并可能在高于100MHz的频率下引起信号保真度问题。为降低信号保真度问题,可将关键信号与放大器在同一层布线,以消除任何通孔。
优化返回电流路径:信号走线布局设计应尽量减少整个信号路环面积,从而使电感最小。
正确放置和布线旁路电容器:在电路板的同一层上,放置旁路电容器时应尽可能靠近放大器。使用较宽的走线,并将测通孔布线到旁路电容器,然后再到放大器,而非布线在电容器和放大器之间。
正确放置电阻:将增益设定电阻、反馈电阻和串联输出电阻置于靠近器件管脚的位置,以最大程度地减少电路板寄生效应。
综上所述,设计人员在使用高速放大器进行设计时,需要充分考虑以上三个常见问题,并采取相应的解决方案,以确保设计的稳定性和性能。
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