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 )會怎樣影響你的電路并不總是顯而易見。宏模型有固定的增益帶寬積。雖然你可以深入觀察這些模型，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簡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開環增益設置為1M(120dB)。然后，主極點的頻率(單位為Hz)與其相乘將得到放大器的增益帶寬積(單位為MHz)。在這個例子中，10Hz的主極點對應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環響應。

注意這個簡單的模型存在第二個極點(有些人稱它為不受歡迎的極點)。有時候，你會想要第二個極點處在一個非常高的頻率，比如說10GHz。對于任何合理的增益帶寬積，這將會形成一個理想的90°的相位裕量。在這個范例中，我將第二個極點設定為100MHz，等于我仿真時最大的增益帶寬積的值。在100MHz增益帶寬積的響應中，你可以看到第二個極點的影響，它將會使得開環響應在100MHz的地方開始彎曲。它使得單位增益帶寬大約為78MHz，和一個具有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，它是一個可以應用這種技術的很好的例子。圖3中使用FilterPro 來設計切比雪夫濾波器，它會給出一些增益帶寬積值的推薦，然而它的設計準則可能會比一些情況更嚴格。對于這個設計而言，它推薦了100MHz或更大的增益帶寬積來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)來對設計進行仿真。從結果中可以得出小于100MHz的增益帶寬積已經是符合要求的。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中的參數步進功能，改變主極點從而改變增益帶寬積。其它仿真器也有類似的功能。當然，也可以手動地修改參數。無論是哪種方式，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。