计算增益带宽积_放大器带宽计算_lm358增益带宽积

作者：大宝小莉啊

本文分析运算放大电路设计中很都不清楚的几个概念和应用技巧。关键词主要有：有效带宽、各种增益、负反馈、稳定性、实例解说。

声明：本文只针对单电压反馈型运算放大器（VFA）电路进行分析说明。计算增益带宽积

整篇文章围绕“我们设计的电路实际的有效带宽是多少？”的问题进行解说。解说的思路：

① 举例引出问题简单思考；

② 找出埋藏在深处的多个关键点；

③ 再举经典电路实例说明实际应用中的妙处。

一、先看开题电路图例，引出简单的问题

图1. 同相、反相放大电路

上面是什么电路，大家不屑言说，不就是放大电路嘛，同相放大、反相放大，没什么可说道的！

只说对了一半，电路是经典到普通的不能再普通的应用了。但在我眼里更愿把它们看成是有源滤波器，如果你经常处理微弱信号，我想你也会有这种看法的。这样一说，估计部分人就该有想法了吧。

不如我们先看看运算放大器噪声模型如下图所示，如果是闭环放大电路则同时要考虑电阻热噪声和电流噪声与电阻形成的电压噪声。

图2.1运放噪声模型 图2.2 折算到输入的总的等效噪声

等效输入噪声，一般默认为等效到同相输入端。这里也不必去纠结“有的文章中怎么都放在反相输入端”的问题。其实只是2种思路。如果采用“在输入端加入抵消噪声电压”的思路去定义等效输入噪声，那么为了抵消正端的噪声，也就在负端输入相等的噪声了。也就出现了有的文章按此种方法来定义，把等效输入噪声模型就放到了负端。

我们常讲运放在选型时，其中一条规则就是“我们要用最合适的，不是最贵最大带宽的”，因为我们总是试图最小化电路噪声，进而更精密地处理微弱信号。往往带宽最合适是最有效的，就像运放噪声的各种类型都是由对应的噪声频谱密度来定义和给出的，我们最小化带宽也就最大限度地最小化了噪声。同时最小化的带宽也在以低通滤波的功能存在于电路中。

前文既然说是有源滤波器，增益好说，那运放电路有效带宽是多少呢，请看下文慢慢分解。

二、接续上文，解决带宽问题就要先看几个增益相关的概念：

增益带宽积（GBP）：大多都不陌生，针对上面的疑问，大家首先想到的估计也是这个概念。很好，它是闭环条件下VFA的普遍属性，当开环频响为单级点时，增益带宽积在数值上就等于单位增益带宽了。可以参见下图理解其概念。

大家在电路设计中有目的地依据GBP选型，都觉得很了解运放了，但是我现在要问：稍微想一下增益带宽积到底是哪个增益和哪个带宽的积呢？为什么是那个样子呢？你的概念里又有几种增益几种带宽呢？下面的内容会逐渐解惑并给出具体结论的。

图3增益带宽积

讲了增益带宽积和单位增益带宽，再带着上面的问题直接跳转到各种增益的定义。

开环增益，最简单，我们一般用数据手册中的开环频响伯德图，就是它了。

闭环增益，就是加入反馈反馈支路以后的各种增益，其实它包括信号增益、噪声增益。

信号增益，也就是我们要放大的目标信号的增益，分同相放大增益和反相放大增益参见图1。

噪声增益，参考前面提到的等效噪声，噪声增益就是放大电路的等效输入噪声所具有的增益，一般大于等于信号增益。这样的表述感觉也是在循环论证。直接用实际情况说事：就是一个放大电路，当我们把输入短接时，输出的噪声水平除以同相放大增益得到的值就是等效输入噪声。那对应的增益就是噪声增益，当然失调也会算进来，毕竟失调也是一种特殊的噪声----直流噪声。闭环噪声增益只和反馈环路有关。不知说明白没有。不过没关系，下面继续跳转，最后会举例定量计算来得到噪声增益的值。

环路增益，是负反馈理论中的参数，不局限于运放电路，下文会详细说明。

三、独立于运放的负反馈理论的引入和初级解说

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