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宽带直流放大器

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!

Wen Jing:

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。

Yahui Cao:

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

Ming Yang:

回复 Yahui Cao:

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?

Wen Jing:

回复 Ming Yang:

“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。

Ming Yang:

回复 Wen Jing:

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!

Wen Jing:

回复 Ming Yang:

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。

Ming Yang:

回复 Wen Jing:

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!

Ming Yang:

回复 Yahui Cao:

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!

Decapton Wang:

回复 Wen Jing:

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。

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