电流反馈运算放大器介绍及RF的作用

电流反馈的结构与电压反馈大不相同。电流反馈非常适合用于高速信号，因为它没有基础增益带宽积的限制，同时也由于其固有的线性度。电流反馈运算放大器的带宽略微受到增益的约束，但不像电压反馈器件那么严重。再者，压摆率并非受到内部偏置电流的限制，而是受到晶体管自身速度的限制。这样在给定偏置电流的条件下可以使用更快的压摆率，而不必采用正反馈或其它压摆率提升技术。

电流反馈运算放大器有一个输入缓冲器，而不是一个差分线对。输入缓冲器一般是一个射极跟随器或其它类似的东西。非反相输入的阻抗很高，而缓冲器的输出(作为放大器的反相输入)则是低阻抗。相比之下，电压反馈放大器的两个输入端都为高阻抗。

电流反馈运算放大器的输出是电压，并且它与流出或流入运算放大器反相输入端的电流有关，两者的关系满足一个复杂的函数，名为互阻抗 Z(s)。直流下的互阻抗值很大，并且与电压反馈运算放大器相似，会随频率的增加而单极滚降。

图 1 - Z(s) 与反馈电 阻 RF.

电流反馈运算放大器有可调带宽和可调整的稳定度。反馈电阻设定了闭环动态范围，并且会同时影响带宽和稳定度。电流反馈的一个最大优点就是有很好的大信号带宽。基于反馈电阻的应用,有很高的压摆率和可调带宽，使器件的大信号带宽非常接近于小信号带宽。并且，由于固有的线性度，高频大信号时也可以获得低的失真。

为什么 RF 值如此重要?

反馈电阻的闭环特性使我们能够避免固定增益带宽的限制。这可以通过降低反馈电阻的值来实现，这样可以在提高增益的同时保持回路高增益。

图 2 - RF 对频率响应的作用

图 2 是一个宽带视频放大器的实例。可以看到改变反馈电阻时带宽的变化情况。在曲线最右端 RF 等于 200 Ω，可以看到频率响应有相当大的尖峰。尖峰幅度几乎有 1/2 dB。该曲线亦有最大的带宽。当反馈电阻减小时，尖峰也进一步增加。电阻减小至 200 Ω 以下则很可能在脉冲响应上出现糟糕的振铃，如果电阻过低则会出现振荡。可以看到，RF=300 时的曲线和增益都相当平坦。并且与多尖峰的频响曲线相比，仍然能够保持不错的带宽。因此，我们无需放弃太多的带宽也能得到很好的稳定性。此外，当反馈电阻进一步增加时(例如 500 Ω)，就可以缩窄频响范围。如果某个应用只需要 50 -60MHz 带宽，超出这个范围就会增加噪声，则可以用修改反馈电阻的办法调整频响范围。

图 3 – LMH6175 视频放大器，RF 对增益的作用
图 3 出自同一器件的数据表。图中显示的是建议用于给定非反相增益的反馈电阻值。从图中可以看到，当增益为 1 时，需要 1KΩ 的反馈电阻才能得到最佳性能。这是因为回路增益非常高，因此需要用一支较大的电阻进行中和。这是与电压反馈结构的主要差异。电流反馈放大器不能用于输出端对反相输入端短路的结构。

数据表中最常用的电阻是针对增益为 2 的情况。但是，从图 2 可以看到，最终采用的实际 电阻值有相当的灵活性。数据表建议值只是可选范围的中间值。再回来看图 3。在增益为 4 时，RF 降低至 150 Ω。增益设定电阻现在只有 50 Ω，因此，我们现在的状况`是：输 入缓冲电阻值与增益设定电阻值基本相同。这样会降低运算放大器的闭环互阻，并且在增益增大时开始限制带宽。在增益为 7 时，我们仍使用 300 Ω 反馈电阻。在这个增益下，我们不指望能得到电流反馈部件提供的带宽，并且，当增益高至 7 以上时，带宽随之下降，这非常像一个电压反馈的特点。另外还应注意，虚线部分表示的是：根据反相输入电阻或者放大器的稳定度，应该用于某款运算放大器的最低反馈电阻值。两种因素之一限制了可用反馈电阻的数量。

电路板布局

电流反馈运算放大器要仔细考虑的一个问题就是电路板布局，这也普遍适用于所有高速电路。电源旁路电容的布放需要非常靠近器件，一般要小于 3mm。电容需要两种，一种是较大的电解电容，它们可以稍微离器件远些;另一种是小型的瓷片旁路电容，它要紧紧挨着相关器件。小型瓷片旁路电容为极高速瞬变提供能量，并且完成器件旁的电源去耦任务。这些电容中的任何电感负载都会降低其作用效果。大家可能都知道要使用尽量大面积的电源、地层，从而为地电流和电源电流提供低阻抗路径。但是，还要注意去掉输入/输出引脚附近的电源、地层，这样可以减少这些引脚的寄生电容。

反相输入引脚与反馈电阻对交流地的容抗要尽可能地校另外，任何运算放大器的输入端也要有最小的容抗。 尽量使用表面贴装元器件。因为它们的寄生电容最低。走线要短，如不能则可使用可