仿真增益帶寬――通用運算放大器模型

運算放大器的增益帶寬積(GBW )會(huì )怎樣影響你的電路并不總是顯而易見(jiàn)。宏模型有固定的增益帶寬積。雖然你可以深入觀(guān)察這些模型，當然最好不要瞎弄它們。那么你可以做什么?

你可以使用SPICE 中的通用放大器的模型來(lái)檢測你的電路對增益帶寬積的靈敏度。大多數基于SPICE的電路仿真器包含一個(gè)簡(jiǎn)單的運算放大器模型，因此你很容易就可以修改。TINA的仿真界面如圖1所示。

首先將DC開(kāi)環(huán)增益設置為1M(120dB)。然后，主極點(diǎn)的頻率(單位為Hz)與其相乘將得到放大器的增益帶寬積(單位為MHz)。在這個(gè)例子中，10Hz的主極點(diǎn)對應10MHz的增益帶寬積。對于5MHz，10MHz 和100MHz 三種不同的增益帶寬積，圖2分別給出了對應的開(kāi)環(huán)響應。

注意這個(gè)簡(jiǎn)單的模型存在第二個(gè)極點(diǎn)(有些人稱(chēng)它為不受歡迎的極點(diǎn))。有時(shí)候，你會(huì )想要第二個(gè)極點(diǎn)處在一個(gè)非常高的頻率，比如說(shuō)10GHz。對于任何合理的增益帶寬積，這將會(huì )形成一個(gè)理想的90°的相位裕量。在這個(gè)范例中，我將第二個(gè)極點(diǎn)設定為100MHz，等于我仿真時(shí)最大的增益帶寬積的值。在100MHz增益帶寬積的響應中，你可以看到第二個(gè)極點(diǎn)的影響，它將會(huì )使得開(kāi)環(huán)響應在100MHz的地方開(kāi)始彎曲。它使得單位增益帶寬大約為78MHz，和一個(gè)具有78MHz增益帶寬積的運算放大器的情況很相似。運算放大器的單位增益帶寬和增益帶寬積并不一定是相同的值。

對于有源濾波器的設計，很難判斷增益帶寬積的需求，它是一個(gè)可以應用這種技術(shù)的很好的例子。圖3中使用FilterPro 來(lái)設計切比雪夫濾波器，它會(huì )給出一些增益帶寬積值的推薦，然而它的設計準則可能會(huì )比一些情況更嚴格。對于這個(gè)設計而言，它推薦了100MHz或更大的增益帶寬積來(lái)達到近乎理想的濾波器設計特性。如圖2所示，我設定三種增益帶寬積(5MHz，10MHz，100MHz)來(lái)對設計進(jìn)行仿真。從結果中可以得出小于100MHz的增益帶寬積已經(jīng)是符合要求的。對于最終的仿真，你應該使用你所選擇的運算放大器的宏模型。

我使用了TINA中的參數步進(jìn)功能，改變主極點(diǎn)從而改變增益帶寬積。其它仿真器也有類(lèi)似的功能。當然，也可以手動(dòng)地修改參數。無(wú)論是哪種方式，改變通用運算放大器的增益帶寬積將幫助你洞察增益帶寬積對電路的影響。