我需要多大的運算放大器帶寬？（2）

　　在上篇博客中，我介紹了互阻抗放大器所需運算放大器帶寬的三步計算過程中的前兩步。在本文中，我不僅將介紹最后一個步驟，而且還將介紹使用本計算過程的設計實例。

　　步驟3：計算所需運算放大器增益帶寬積

　　進行基本穩定性分析，我們將獲得本步驟背后的邏輯，如果您只想進行計算，可以直接跳到公式 5。圖 1 是用于分析的TINA-TI? 電路。反饋環路使用大電感器 (L1) 中斷，而電壓源則可通過大電容器 (C1) AC 耦合至該環路。該環路在運算放大器輸出端中斷，以便輸入電容的效果包含在分析中。我們可執行 AC 傳輸特性，并使用后處理器生成開環增益 (AOL) 和噪聲增益 (1/β) 曲線(圖 2)。

　　圖1：中斷互阻抗放大器的反饋并生成AOL和1/β曲線

　　圖2：典型互阻抗放大器電路的AOL和1/β曲線圖

　　1/β 曲線上有 3 個關注點。首先，在以下頻率位置有一個零點：

　　在該頻率以上，1/β 曲線以每十倍頻程 20dB 的速率增加。接下來，在公式 2 頻率位置有一個極點：

　　這會導致 1/β 曲線“變平”。最后，1/β 曲線將在以下頻率位置與 AOL 曲線相交：

　　在公式 5 中，fGBW是運算放大器的單位增益帶寬。為保持穩定性，AOL曲線必須在 1/β 曲線變平時與 1/β 曲線相交(假設是一個單位增益穩定的運算放大器)。如果 AOL曲線在 1/β 曲線上升時與 1/β 曲線相交(如圖 4 中虛線所示)，電路可能會震蕩。這可為我們帶來以下規則：

　　將 fI和 fp的公式帶入該規則，并求解單位增益帶寬，我們可得到以下實用公式：

　　公式 5 消除了為互阻抗放大器設計選擇運算放大器時的一道難題。選擇具有足夠帶寬的運算放大器，不但可確保獲得足夠的信號帶寬，而且還有助于避免潛在的穩定性問題!

　　設計實例

　　現在，我把這個過程運用在設計實例中，并對比采用兩個運算放大器時的電路性能。一個運算放大器符合我們所計算的增益帶寬要求，另一個不符合。該設計實例的要求如表 1 所示。

　　表 1：互阻抗放大器的實例性能要求

　　首先，我們計算可使電路穩定并達到帶寬目標的最大反饋電容：

　　下一步，我們將確定放大器反相輸入端電容。由于我們還沒有為電路選擇運算放大器，因此我們不知道 CD和 CCM2的值。記住，我在第 1 部分中建議將 10pF 作為該電容的合理電容估計值。

　　最后，我們可計算運算放大器的增益帶寬要求：

　　在該實例中，我將對比表 2 中所列的兩個運算放大器：

　　表2：設計實例中兩個運算放大器的增益帶寬積對比

　　從前面的計算中我們知道，這兩個運算放大器中的一個 (OPA313) 不具備電路所需的足夠帶寬。但實際上，這怎么會影響電路工作呢?