运算放大器的最佳 Rf/Rin 是多少?

电器工程 运算放大器
2022-01-13 01:33:47

理论上,对于反相设计的运算放大器,电压增益为 \$\dfrac{R_{f}}{R_{in}}\$。

例如:对于 \$gain=10\$ 我们可以使用 \$R_{f}=100\ \mathrm{k\Omega}\$ 和 \$R_{in} =10\ \mathrm{k\Omega} \$。从 \$R_{f}=1\ \mathrm{k\Omega}\$ 和 \$R_{in}=100\ \mathrm{\Omega}\$ 可以获得相同的增益。有什么区别,哪个值最适合?

像这样的配置:

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2个回答

如果您希望运算放大器在高频下表现更好,您将使用较低值的电阻器来设置增益。由于元件的电路走线和焊盘,反馈区域周围的泄漏电容可能在 1pF 左右,这在电阻值较高时会产生影响。

如果您的反馈电阻为 100k 欧姆并且您的漏电电容为 1 pF,您会发现频率为:-

$$\dfrac{1}{2\pi RC} = \dfrac{1}{2\pi\times 100,000\times 1\times 10^{-12}} = 1.59\text{ MHz}$$

增益将比直流增益降低 3dB,即如果您的直流增益为 10,则在 1.59MHz 时增益将为 7.07。如果您需要高达 32MHz 的平坦响应,那么您可以使用的最大反馈电阻为 5k 欧姆。

运算放大器数据表是查看其推荐内容的最佳位置。

降低电阻值很好,但您接近反馈电阻开始加载运算放大器输出电路的点,并且您可能会减少幅度摆动和/或失真。

但更大的问题在于输入电阻。使用(比如说)100 欧姆的反馈电阻保持 10 的增益意味着输入电阻为 10 欧姆,这个输入电阻是电路的输入阻抗。这会被许多电路或信号视为“太低”,并可能导致输入信号失真或幅度减小。

通常,对于\$R_{IN}\$ ,您不会低于 50 欧姆,这意味着您的反馈电阻为 500 欧姆。

这是一个很好的一般性问题,一般性答案是:视情况而定。

具体来说,由于您要找到两个电阻值,但只有一个规格,即增益,您可以限制的只是电阻值比率;您需要另一个约束来修复单个值(或对它们进行限制)。

最可能的规格是输入电阻,对于此配置,它固定 \$R_{in}\$ 的值(或设置下限),然后是 \$R_F \$ 的值。