下载文档原格式
关于多级低通有源滤波器的增益及Q值排序的深入思考概要常见的多级低通有源滤波器的增益排序方法是把大部分乃至全部增益放在第一级。
如果只考虑要降低低频的输入参考噪声，这是正确的设计方法。
然而，其它的几种考虑因素可能会使您改变这种增益排序，以实现更为出色的实施方案。
这些需要考虑因素包括：每级特征频率范围内的噪声峰值效应、高 Q 值高增益级的过冲导致压摆范围受限和/或削波、可靠实施所需的放大器带宽。
本文将对上述情况进行描述，为其找出相应实施方案，并对这些方案的效果进行详解。
多级低通有源滤波器的设计考虑因素每个多级有源滤波器设计人员都不得不为各级 Q 值的排序和每级该分配多少增益之间的折衷而大伤脑筋。
如果滤波器的总增益要大于 1，最简单的设计方法就是把大部分乃至全部的增益放在第一级。
经过正确分析得出这种方法可以实现最低输入参考点噪声（当噪声频率远低于滤波器特性频率时）。
另外，对于标准的多极点设计，需要从低到高布置一系列的 Q 值。
在哪里布置 Q 值最高的一级是一个非常重要的考虑因素，实际上也是实施方案成功与否的关键。
这些 Q 值最高的一级会出现最高的输出噪声峰值，也是最有可能导致压摆范围受限和/或者削波的阶跃响应过冲的地方。
许多设计工具把这一级放在最前面，这恰与将大多数增益放在第一级的目标相冲突。
有些设计工具则把大多数增益放在最后一级，结果导致噪声峰值远远超过必要水平，增大了滤波器输出的整体噪声。
某些设计工具则采用折中方法，把 Q 值最高的一级放在中间（针对 4 阶以上而言），这种方法似乎非常适用于某些应用。
在采用有自身性能限制的真实部件来真正构建这些滤波器时，上述的考虑就不再是纸上谈兵。
使用一种近期开发的在线设计工具（参考资料 1），可以开发出多种能够实现相同目标频率响应的案例。
在选择不同的增益和 Q 值排序的情况下，它们的阶跃响应、噪声以及要求的放大器性能裕量会大相径庭。
当然，只有在设计的低频通带总增益大于 1 的情况下才需要考虑增益排序。
运算放大器的增益带宽积运算放大器是一种重要的电子器件，它在电路中起到放大输入信号的作用。
增益带宽积是评估运算放大器性能的一个重要参数。
增益带宽积是指运算放大器的增益与频率的乘积。
在实际应用中，我们希望运算放大器在频率较高时仍能保持较大的增益，因此增益带宽积越大，代表着运算放大器在高频下的性能越好。
我们来了解一下运算放大器的基本结构。
运算放大器通常由差分放大器、级联放大器和输出级组成。
差分放大器是运算放大器的核心部分，它能够将输入信号转化为差分信号，并进行放大。
级联放大器和输出级的作用是进一步放大差分信号，并将其转化为单端输出信号。
在运算放大器中，差分放大器起到了关键的作用。
差分放大器采用了双晶体管的结构，通过控制输入端的电流，可以实现不同的放大倍数。
差分放大器的放大倍数与频率之间存在一定的关系，这就是增益带宽积的由来。
增益带宽积与运算放大器的截止频率有着密切的关系。
截止频率是指运算放大器输出信号的幅值下降到输入信号幅值的1/√2时对应的频率。
增益带宽积越大，说明运算放大器的截止频率越高，能够在更宽的频率范围内保持较大的增益。
实际上，增益带宽积与运算放大器的增益和截止频率之间存在着一个基本的关系。
根据理论计算，增益带宽积等于运算放大器的增益乘以截止频率。
这个关系可以用数学公式表示为：GBW=A*fc，其中GBW表示增益带宽积，A表示运算放大器的增益，fc表示运算放大器的截止频率。
增益带宽积是评估运算放大器性能的重要指标之一。
在实际应用中，我们需要根据具体的需求选择合适的运算放大器。
如果需要在高频下保持较大的增益，就需要选择增益带宽积较大的运算放大器。
相反，如果只需要在低频范围内放大信号，那么增益带宽积较小的运算放大器就可以满足需求。
增益带宽积还与运算放大器的功耗有关。
一般来说，增益带宽积越大，对应的功耗也会越大。
因此，在实际应用中，我们需要根据功耗和性能的平衡来选择合适的运算放大器。
增益带宽积是评估运算放大器性能的重要指标之一。
运放的两个重要指标：增益带宽积和压摆率。
以前没怎么关注过，因为大部分运放用的都是
LM358 今天遇到一个问题，想和大家探讨下。
我用LM358搭建了一个减法电路(增益为1) 目的是将我的信号减掉一部分直流分量，落到我的AD可以采集的量程内.现在有两个
问题，比较困惑。
关于压摆率和增益带宽积的问题，坛子里有人讨论过，但是我还是有些不明白。
先说正弦波：图1是输入1KHZ 时LM358的输出幅值是-1V~1V 效果还是比较好的。
图2 是输入信号10KHZ的时候运放的输出，信号开始畸形。
图3 是输入信号20Khz 时，信号变形的更加厉害了。
我的问题是：LM358的增益带宽积是1Mhz 。
增益是1 ,也就是说最大可以到1Mhz 可是为什么20Khz 就失真成这样了？
方波的边沿如此的不陡峭，我想另一个因素就是LM358的压摆率太小。
0.几V/us 频率
越高方波的边沿越陡峭但是因为压摆率不够，导致输入信号频率越高，边沿越平缓。
所以我实际要采的原始信号是这样的。
增益带宽积和压摆率增益带宽积和压摆率是在电子工程和通信领域中常用的两个指标，用于描述电路或系统的性能和响应速度。
它们在信号处理和电子设备设计中起着重要的作用。
增益带宽积（Gain-Bandwidth Product，简称GBW）是指放大器的增益与带宽之积。
在放大器中，增益是指输入与输出之间的电压或电流倍数关系。
而带宽则是指放大器能够正常工作的频率范围。
增益带宽积越大，表示放大器在较高频率下仍然能够提供较大的增益。
为什么增益带宽积重要呢？在实际应用中，我们希望放大器能够提供高增益和较宽的带宽，以满足信号处理的需求。
大的增益带宽积可以帮助我们设计更多样化的电路，例如高频放大器、滤波器和通信系统等。
因此，对于放大器的性能评估和选择，增益带宽积是一个重要的参考指标。
与增益带宽积类似，压摆率（Slew Rate）是描述信号变化速度的参数。
它表示输出信号在单位时间内的变化率。
压摆率通常以伏特/微秒（V/μs）为单位。
在一个完整的信号周期内，压摆率越大，表示信号在单位时间内从低电平到高电平（或反之）的速度越快。
为什么压摆率重要呢？在高频信号处理和快速数字电路中，信号的变化速度是至关重要的。
较快的压摆率可以保证信号的快速响应和准确传输，避免信号失真和延迟。
因此，在设计高速电路和数字信号处理系统时，需要选择具有较高压摆率的器件和元件。
总结来说，增益带宽积和压摆率是衡量电路性能和信号速度的重要指标。
它们在电子工程和通信领域中被广泛应用，对于设计高性能放大器、滤波器和高速数字电路至关重要。
在实际应用中，我们需要根据具体需求来选择合适的器件和元件，以实现所需的信号处理和传输效果。
超强总结：25个运放参数详解（收藏）1、输入偏置电流和输入失调电流一般运放的datasheet中会列出众多的运放参数，有些易于理解，我们常关注，有些可能会被忽略了。
在接下来的一些主题里，将对每一个参数进行详细地说明和分析。
力求在原理和对应用的影响上把运放参数阐述清楚。
由于本人的水平有限，写的博文中难免有些疏漏，希望大家批评指正。
第一节要说明的是运放的输入偏置电流Ib和输入失调电流Ios .众说周知，理想运放是没有输入偏置电流Ib和输入失调电流Ios。
但每一颗实际运放都会有输入偏置电流Ib和输入失调电流Ios .我们可以用下图中的模型来说明它们的定义。
输入偏置电流Ib是由于运放两个输入极都有漏电流（我们暂且称之为漏电流）的存在。
我们可以理解为，理想运放的各个输入端都串联进了一个电流源，这两个电流源的电流值一般为不相同。
也就是说，实际的运入，会有电流流入或流出运放的输入端的（与理想运放的虚断不太一样）。
那么输入偏置电流就定义这两个电流的平均值，这个很好理解。
输入失调电流呢，就定义为两个电流的差。
说完定义，下面我们要深究一下这个电流的来源。
那我们就要看一下运入的输入级了，运放的输入级一般采用差分输入（电压反馈运放）。
采用的管子，要么是三级管bipolar，要么是场效应管FET。
如下图所示，对于bipolar,要使其工作在线性区，就要给基极提供偏置电压，或者说要有比较大的基极电流，也就是常说的，三极管是电流控制器件。
那么其偏置电流就来源于输入级的三极管的基极电流，由于工艺上很难做到两个管子的完全匹配，所以这两个管子Q1和Q2的基极电流总是有这么点差别，也就是输入的失调电流。
Bipolar输入的运放这两个值还是很可观的，也就是说是比较大的，进行电路设计时，不得不考虑的。
而对于FET输入的运放，由于其是电压控制电流器件，可以说它的栅极电流是很小很小的，一般会在fA级，但不幸的是，它的每个输入引脚都有一对ESD保护二极管。
一、失调失调1：输入失调电压假设一个运放有2mV的输入失调电压（offset）。
这意味着：即使没有输入，放大器同相端有一个（正或负）2mV 之内的电压值。
同样，当用作反相放大器时，失调电压会叠加于运放反相端，这个2mV的电压就会在输出端反映出来（乘以放大倍数）。
下面举个实例说明这个失调电压对输出的影响，如下图：如果运放的输入端加100mV的信号，那么输出不会刚好是100mV*10=1V，而是（100mV-2mV）*10=980mV与（100mV+2mV）*10=1.02V之间的某值。
可见：当放大器的增益很大的时候，输入失调电压就显得很重要。
失调2：输入失调电流失调3：输入偏置电流输入偏置电流IIB被定义为两个输入端偏置电流的平均值：IIB=（IN+IP）/2。
输入失调电流IIO被定义在同相和反相输入端的偏置电流的差值：IIO=IN-IP。
通常失调电流要比偏置电流小一个数量级。
所以在输入端匹配输入阻抗可以帮助消除输入偏置电流对输出的影响。
从以上可知，由失调引起的输出误差有三个来源：所以输出误差电压V=（Vos+（Iio*R）+（Iib*△R））*增益。
知道了这个，就可以采用相应的方法来减小误差。
根据以上式子，可用3种方法减小误差：1，保证所使用的电阻值取尽可能的最小值，可以减少Iio的影响。
2，保证两个输入端的阻值匹配，可以减少Iib的影响。
3，将Vos最小化，通过选择合适的运放类型来实现。
对于第一点，取了尽可能的最小值，又会导致需要更大的驱动电流。
对于第三点，低Vos的运放会需要更高的工作电流或更低的带宽，或二者兼有。
综上：在实际应用中要平衡考虑，这也是平时应用中能力的体现。
问题二：大增益 VS 小增益看下面两图，可以思考一下是否合理，原因？放大1000倍的图，如果运放输入匹配得很好，没有失调，漏电流为nA级，这样应该是可以的。
实际上的话存在失调电流，效果不理想。
关于上面放大倍数为0.1的，这种衰减信号的方式是不提倡的。
运放带宽增益积运放，即操作放大器，是一种能够将信号放大的电子元器件。
在不同的应用场景中，可能需要使用不同类型的运放。
为了了解运放的性能表现，适当的参数是必要的。
其中，一个非常重要的参数是“带宽增益积”。
本文将对运放的带宽增益积进行详细的讨论与解释。
1. 带宽增益积的定义运放的带宽增益积（GBW）是一个非常关键的性能指标。
它是运放增益和带宽的乘积，通常用“MHz”作为单位。
具体来说，带宽增益积是指，在给定输入信号的频率下，运放可以提供的最大增益。
它反映了运放工作的速度和稳定性。
换句话说，在给定的带宽范围内，增益随频率的变化比较平稳，这个范围就是带宽增益积。
2. 带宽增益积的重要性在实际应用中，带宽增益积是非常重要的一个参数，因为它决定了运放是否能够在高频率下稳定地放大信号。
当所需放大的信号中存在较高的频率分量时，需要使用具有高带宽增益积的运放。
否则，在高频率下，运放可能会表现不稳定，增益降低，而且存在失真和噪声等问题。
因此，带宽增益积对于高频放大器设计、时钟信号处理、信号变换等各种应用都是至关重要的。
3. 带宽增益积的计算方法带宽增益积的计算是相对简单的。
实际上，带宽增益积就是运放的开环增益和带宽的乘积。
可以用如下公式来表示：GBW=Ao * BW其中，Ao是开环增益，BW是带宽范围。
这个公式的含义是，在给定的带宽范围内，运放可以提供的最大增益。
以运放LM741为例，它的典型带宽为1.5MHz，开环增益为2万，因此，它的带宽增益积为30MHz。
同时，需要注意的是，理论上，当频率高于带宽时，增益逐渐降低，而当频率继续增加时，增益趋近于零。
因此，对于高频应用，需要选择带宽增益积更高的运放。
4. 带宽增益积的影响因素带宽增益积的大小会受到多种因素的影响。
其中，最主要的因素是运放内部的电容和电感。
电容和电感是运放内部的被动元件，它们存在一定的影响（capacitive or inductive loading）在运放的性能上。
【工程杂谈】资深工程师解读运放参数：单位增益稳定上一遍文章《你真的理解了运放的电压追随电路吗？》主要从负反馈的角度对电压追随电路进行了简要的描述，并指出这种应用是对运放稳定性最坏的一种情况。
而当我们看到一个运放的手册时我们有时会看到有写明“单位增益稳定”，那没有这样写明的，就会代表单位增益电路不稳定？其实这和主极点有直接的联系，更进一步说是由运放的频率补偿决定的。
如果你对这些内容还不是很了解，那希望这篇文章能够帮助到你。
首先让我们来看一下“wiki”针对于运放的“频率补偿”给出的解释。
频率补偿是在电子工程领域，频率补偿是一种用于运算放大器的技术，尤其是当运放使用负反馈的时候。
它通常有两个主要的目的：一个是避免无意产生的、会引起运放振荡的正反馈，另一个是控制运放对阶越响应的过冲和振铃。
解释大多数运放都会使用负反馈，通过牺牲增益来获得其它的特性，比如减少失真，改善噪声或者降低对温度等参数的变化带来的影响。
理想的情况下，运放频率响应的相位特性应该是线性的，但是由于设备的限制使得其从物理实现上不可能得到。
再具体来讲，在运放内部（增益级）的电容对应形成的每一个极点，都会使输出信号的相位滞后输入相位90°。
如果所有的这些相位滞后和达到360°，输出信号会与输入信号具有同样的相位。
在运放增益足够大的情况下，将输出信号的任何一部分反馈到输入都会使得运放振荡。
这是因为反馈的信号会增强输入信号，也就是说，这时候反馈不再是负反馈而是正反馈。
频率补偿被用来避免这种情况的发生。
图（1）对于两个极点的运放，多种频率补偿的阶越响应图。
参数“zeta”由补偿电容决定，其值越小反应越快，但会有更多的振铃和过冲。
频率补偿的作用如图（1）所示，用来控制放大电路的阶越响应。
举例来说，如果运放的输入是一个阶越的电压，那理想的情况下也会得到一个阶越输出电压。
然而，由于运放的频率响应，其输出不会是理想的情况，而是会出现振铃。
详解运放的参数和选择以后将在使用运放中接触到的关于运放的参数含义记在这里。
最近在使用一款PGA，在PGA输入端接地时发现输出总有个矩形波信号，放大1000倍后非常明显，怀疑是电源引起的干扰。
开始的时候在输入正负电源处都加了100uf和0.1的电容，但效果不明显，后来准备再电源输入端再串联一个电阻，一开始电阻选择的是1k，但上电后发现芯片根本都无法工作，测量芯片两端的电源电压发现才一点多v。
这时候就看了下数据手册的静态电流，发现竟然是5mA，然后这个PGA是5v供电的，如果PGA正常工作，1k电阻上的分压都能到5v。
所以后来用了个50欧的电阻配合着100uf和0.1uf构成了个低通滤波，这样一来芯片工作正常了，然后输出的波纹也小了很多。
在选择运放时应该知道自己的设计需求是什么？从而在运放参数表中来查找。
一般来说在设计中需要考虑的问题包括：1、运放供电电压大小和方式选择；2、运放封装选择；3、运放反馈方式，即是VFA (电压反馈运放)还是CFA(电流反馈运放)；4、运放带宽；5、偏置电压和偏置t电流选择；6、温漂；7、压摆率；8、运放输入阻抗选择；9、运放输出驱动能力大小选择；10、运放静态功耗，即ICC电流大小选择；11、运放噪声选择；12、运放驱动负载稳定时间等等。
偏置电压和输入偏置电流在精密电路设计中，偏置电压是一个关键因素。
对于那些经常被忽视的参数，诸如随温度而变化的偏置电压漂移和电压噪声等，也必须测定。
精确的放大器要求偏置电压的漂移小于200μV和输入电压噪声低于６nV/√Hz。
随温度变化的偏置电压漂移要求小于1μV/℃ 。
低偏置电压的指标在高增益电路设计中很重要，因为偏置电压经过放大可能引起大电压输出，并会占据输出摆幅的一大部分。
温度感应和张力测量电路便是利用精密放大器的应用实例。
低输入偏置电流有时是必需的。
光接收系统中的放大器就必须具有低偏置电压和低输入偏置电流。
比如光电二极管的暗电流电流为pA 量级，所以放大器必须具有更小的输入偏置电流。
运放的两个重要指标：增益带宽积和压摆率。
以前没怎么关注过，因为大部分运放用的都是
LM358 今天遇到一个问题，想和大家探讨下。
我用LM358搭建了一个减法电路(增益为1) 目的是将我的信号减掉一部分直流分量，落到我的AD可以采集的量程内.现在有两个
问题，比较困惑。
关于压摆率和增益带宽积的问题，坛子里有人讨论过，但是我还是有些不明白。
先说正弦波：图1是输入1KHZ 时LM358的输出幅值是-1V~1V 效果还是比较好的。
图2 是输入信号10KHZ的时候运放的输出，信号开始畸形。
图3 是输入信号20Khz 时，信号变形的更加厉害了。
我的问题是：LM358的增益带宽积是1Mhz 。
增益是1 ,也就是说最大可以到1Mhz 可是为什么20Khz 就失真成这样了？
方波的边沿如此的不陡峭，我想另一个因素就是LM358的压摆率太小。
0.几V/us 频率
越高方波的边沿越陡峭但是因为压摆率不够，导致输入信号频率越高，边沿越平缓。
所以我实际要采的原始信号是这样的。
