ZHCSIB7G September 2005 – October 2015 LMV791 , LMV792
PRODUCTION DATA.
LMV791 系列具有非常低的输入偏置电流 (100fA) 和低 1/f 噪声转角频率 (400Hz),非常适合传感器 应用。但是,为了实现该性能,该运算放大器使用了较大的 CMOS 输入级,这会增加该器件的输入电容 CIN。这不会影响直流和低频性能,但是当频率较高时,该输入电容会与输入和反馈阻抗进行交互,形成一个极点,这会降低相位裕度并造成增益峰化。这种情况可通过选择合适的电阻器以及使用反馈电容 CF 来进行控制。例如,在Figure 47 所示的反相放大器中,如果忽略 CIN 和 CF 且将运算放大器的开环增益视为无穷大,那么该电路的增益为 −R2/R1。但是,运算放大器通常具有主极点,这会导致其增益随频率递减。因此,该增益仅在直流和低频情况下有效。为了理解与运算放大器的非理想增益耦合的输入电容的影响,需要使用拉普拉斯变换在频域中对电路进行分析。
为了简单起见,我们将该运算放大器模型化为一个具有 A0 单位增益频率的理想积分器。因此,它在频域中的传递函数(或增益)为 A0/s。求解频域中的电路方程式,暂时忽略 CF,可得到Equation 1 中所示的增益表达式。
从传递函数的分母可以看出,它具有两个极点,我们可以通过求分母的根得到该表达式(如Equation 2 中所示)。
Equation 2 表明,当 R1 和 R2 的值增大时,极点会减小,放大器的带宽也会进而减小。我们通过在Figure 46 所示的电路中使用不同的 R1 和 R2 值并比较它们的频率响应,对该理论进行了验证。Figure 48 中展示了针对三个不同 R1 和 R2 值的频率响应。当 R1 和 R2 的值都是 1kΩ 时,响应是最平、最宽的;当它们的值都变成 10kΩ 或 30kΩ 时,响应会显著变窄、变高。因此最好使用较低的 R1 和 R2 值,以便获得较宽、较平的响应。低电阻还有助于实现高灵敏度电路,因为它们增加的噪声较少。
一种减少增益峰化的方式是添加一个与 R2 并联的反馈电容 CF。这会在系统中引入另一个极点,并可防止导致增益达到峰值的成对复杂共轭极点的形成。Figure 49 展示了 CF 对电路的频率响应的影响。添加 2pF 的电容可去除峰值,5pF 的电容则会产生一个低得多的极点,并过度减少带宽。