这种带宽可调的反相运算放大器电路是如何工作的?
作者正确地说带宽随 R 而变化,但增益不随 R 而变化。
如果我们将与 R 并联的电压源与 R 本身结合起来,在运算放大器的反相端获得戴维南等效值,则可以很容易地理解这个结果。
Thevenin 等价物将是 $$R_{th} = R_1 ||R$$ $$V_{th} = \frac{V_{in}(R_1||R)}{R_1}$$ 并且增益的表达式是 $$A_v = \frac{V_o}{V_i} = -\frac{R_f}{R_1}$$ 独立于 R。
正如 OP 正确指出的那样,无论反馈程度如何,放大器的增益带宽乘积都保持不变。更多信息可以在这里和这里找到。
诀窍是反馈放大器(反相放大器)的输入是 Vth 而不是 Vin。
因此,通过增加 R,增益正在下降(分母增加),因为增益是 $$\frac{V_o}{V_{th}} = -\frac{R_f}{R_1 ||R}$$,因此,由于 GBW保持不变,带宽必须增加。
直观的答案
由于 R 将输入和反馈都衰减到 0V,因此内部晶体管必须使用更多的内部增益来提供输出信号电压,以便 Vin(-) 的输入电流抵消并保持虚拟接地。即Vin/Rin=Vout/Rf。
因此,用 Rin 到 R 到 gnd 衰减 Vin 到 Vin(-) 不会影响外部直流环路增益,但运算放大器晶体管必须使用更多内部增益来匹配输出,但由于固定 GBW,会以 BW 为代价。
外部“DC”环路增益达到衰减的新 GBW 产品......是我想要的 TY @LvW
所示电路修改在运算放大器输入端子之间使用电阻器 R 是提高闭合 lopp 增益(输入补偿)稳定性裕度的一种非常流行的方法。
对于理想的运算放大器(非常大的开环增益),电阻器 R 对闭环增益没有影响,但它会降低 LOOP GAIN(因此会降低闭环增益的带宽)。
因此,稳定性裕度得到了提高,我们甚至可以使用未经单位增益补偿的运算放大器,用于需要低至单位闭环增益值的应用。
直观解释(对于未受影响的闭环增益):假设开环增益 Aol 为无穷大,则闭环增益为Acl =-Hf/Hr
Vout=0 时的正向因子Hf=Vn/Vin(Vn:“-”运算放大器端子处的电压)和
反馈因数(返回)Hr=Vn/Vout,Vin=0。
很容易表明,附加电阻器 R 以相同的方式降低了这两个因素,因此“R”的值抵消了 Hf/Hr 的比率。
计算:
前向因子:Hf=(Rf||R)/[(Rf||R) + R1]
反馈系数:Hr=(R1||R)/[(R1||R) + Rf]
在对比率Acl=-Hf/Hr进行评估(和一些数学操作)之后,我们得出Acl=-Rf/R1(R 抵消)。
但是,可以通过改变 R 将环路增益(对于稳定性特性至关重要)尽可能低:
环路增益 LG=-Hr*Aol(Aol:运算放大器的开环增益)