运算放大器的串联：如何同时实现高精度和高输出功率

谢谢侬

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复合放大器由两个单独放大器组合而成，分别具有不同的特性。 图1所示就是这种结构。放大器1为低噪声精密放大器 ADA4091-2 。 在本例中，放大器2为 AD8397 ，具有高输出功率，可用于驱动其他模块。

图1所示的复合放大器的配置与同相放大器的配置类似，后者具有2个外部操作电阻R1和R2。将2个串联在一起的运算放大器看作1个放大器。总增益(G)通过电阻比设置，G = 1 + R1/R2。如果R3与R4电阻比发生变化，会影响放大器2 (G2)的增益，也会影响放大器1 (G1)的增益或输出电平。但是，R3和R4不会改变有效总增益。如果G2降低，G1将增加。

图1 2个运算放大器串联构成复合放大器的示意图
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复合放大器的另一个特性是具备更高带宽。相比单个放大器，复合放大器的带宽更高。所以，如果使用两个完全相同的放大器，其增益带宽积(GBWP)为100 MHz，增益G = 1，那么–3 dB带宽可以提高约27%。增益越高，效果越明显，但最高只能达到特定限值。一旦超过限值，可能会不稳定。2个增益分布不均时，也会出现这种不稳定的情况。一般来说，在2个放大器的增益均等分布的情况下，可获得最大带宽。采用上述值（GBWP = 100 MHz、G2 = 3.16、G = 10），在总增益为10时，2个放大器组合的–3 dB带宽可以达到单个放大器的3倍。

3   直流精度和噪声

噪声分量也一样。它也通过反馈得到修正，其中交流信号与2个放大器级的带宽预留相关。只要第1个放大器级具备足够带宽，它就会修正放大器2的噪声分量。至此，其输出电压噪声密度占主导地位。但是，如果超过了放大器1的带宽，那么第2个放大器的噪声分量开始占主导。如果放大器1的带宽过高，或者远高于放大器2的带宽，就会产生问题。这可能导致复合放大器的输出中出现额外的噪声峰值。

4  结论

通过将2个放大器串联在一起，可以将两者的出色特性相结合，从而获得使用单个运算放大器无法实现的结果。例如，可以实现具有高输出功率和高带宽的高精度放大器。图1所示的示例电路使用了轨到轨放大器AD8397（–3 dB带宽 = 69 MHz）和精密放大器ADA4091-2（–3 dB带宽 = 1.2 MHz），将两者组合得到的带宽比单个放大器（放大器1）的带宽要高2倍以上(G = 10)。此外，将AD8397和各种精密放大器组合，还可以降低噪声，并改善THD特性。但是，在设计中，还必须通过修正放大器配置来确保系统的稳定性。如果考虑所有标准，复合放大器也可能适用于各种要求严苛的广泛应用。

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zmmdmn

具有高输出功率，可用于驱动其他模块

谢谢侬

zmmdmn 发表于 2021-1-21 13:14
具有高输出功率，可用于驱动其他模块

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