运放选择之频率因素

运放选择之频率因素单就一个放大电路中选择合适的运算放大器（OPA)，需要考虑的因素非常多，但是常见的也就是几个关键指标：电源电压、频率因素、噪声、失调。本次只讲频率因素。运放有两个关键指标与频率相关：单位增益带宽fBW，压摆率SR。咱们一个个考虑：一、如何选择fBW？每个运放都有fBW，有1MHz的，也有更高的，这个指标描述的含义是，这款运放在小信号输入时，当输入频率为fBW时，运放的开环增益已经下降为1，也就是说，再高的频率输入时，运放连起码的放大能力都没有了。这是衡量一个运放构成的负反馈电路最终能否有效放大信号的关键。选择方法是：1）确定fMAX：当设计了一个放大电路，无论是一般放大器还是滤波器，你总有一个最高频率fMAX，你希望小于fMAX的信号能够被有效放大。比如音频放大器，你可以设定这个频率为20kHZ，也许是40kHz，比如心电信号，你可以选择100Hz，等等。2）确定通带内最高闭环增益AMAX：一般放大器，就是通带增益，比如10倍或者20倍。滤波器中，如果选择了切比雪夫，增益在截止频率处会有一个隆起，会出现一个最大值，就是AMAX。3）在关心的频段内，任何一个频率处，运放的开环增益必须比此频率处的闭环增益大k倍。之所以有这个要求，是希望放大电路的增益稳定性尽量少受运放开环增益不稳定的影响，即A/(1+AF)近似为1/F.一般k＝100，也可以是50等等。再小的话，这个运放电路的设计就成问题了。4）这样，任何一个闭环放大电路，在不同的频率处都有一个增益带宽积MF(f)。一般情况下，它是随着频率的上升而上升的，在切比雪夫低通滤波器中，在截止频率处MF会有一个急速的上升。5）找寻MF(f)的最大值MF。一般放大电路或者低通滤波器，就是fMAX处的。MF=fMAX*A(fMAX)。6）综上所述：运放的开环单位增益带宽fBW，必须大于k倍的MF。简单说，就是最高关心频率×通带增益×k倍，就是运放的fBW。比如一个音频放大电路，fMAX为20kHz，闭环增益为6，那么选择运放的fBW下限为20kHz×6×k＝12MHz。如果选择1.2MHz的fBW，能不能放大呢？也能，只是这个设计就牺牲了k，难以保证较好的带内平坦性了。