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技術(shù)專(zhuān)題
電路設計放大器的單位增益帶寬是多少？
設計放大器電路可能很困難，因為要考慮許多重要參數。從無(wú)源值到晶體管的材料參數，一切都會(huì )決定放大器的可用增益和帶寬。雖然您可以根據第一原理來(lái)計算最大增益和帶寬之類(lèi)的東西，但還有一些更簡(jiǎn)便的方法可以量化放大器電路的性能。
設計交流放大器時(shí)，一個(gè)重要的參數是單位增益帶寬，它與增益帶寬乘積有關(guān)。這個(gè)重要參數很好地總結了放大器的交流性能，同時(shí)考慮了增益和帶寬之間的反比關(guān)系。如果您正在設計放大器電路，并且正在執行電路仿真，則可以使用正確的一組電路分析工具從結果中提取單位增益帶寬。
放大器的單位增益帶寬僅是開(kāi)環(huán)增益等于1的輸入信號的頻率。請注意，當放大器中不存在任何分量時(shí)，開(kāi)環(huán)增益是放大器的測得最大增益。反饋回路。理想放大器的理論開(kāi)環(huán)增益是無(wú)限的，但實(shí)際開(kāi)環(huán)增益值在DC時(shí)約為100,000以上。
單位增益帶寬的定義意味著(zhù)開(kāi)環(huán)增益是頻率的函數。對于特定頻率下的給定差分輸入，輸出電壓（即開(kāi)環(huán)增益）也將是某個(gè)函數頻率。換句話(huà)說(shuō)，在某個(gè)頻率f，我們有一個(gè)特定的開(kāi)環(huán)增益。
在某些時(shí)候，當我們增加差分輸入端的頻率時(shí)，開(kāi)環(huán)增益將下降至1。該頻率稱(chēng)為單位增益帶寬。請注意，此定義假設我們正在使用帶寬的標準定義，它帶有其自身的細微差別。
需要將用于AC應用的放大器（例如RF放大器）設計為適應特定范圍的信號，該范圍通常稱(chēng)為電路帶寬。一開(kāi)始，“帶寬”一詞可能會(huì )有些混亂，特別是對于非工程師而言。本質(zhì)上，組件的帶寬是指組件必須工作的頻率范圍。就信號而言，帶寬是指信號所占的整個(gè)頻譜范圍。對于由離散諧波組成的信號（例如，數字信號），帶寬可以是無(wú)限的，因此我們必須在某個(gè)極限頻率處切斷帶寬。放大器也是如此。放大器可以接受任何頻率，但是當頻率接近無(wú)窮大時(shí)，其增益將接近零。
在上述單位增益帶寬的定義中，我們假設放大器的帶寬從DC擴展到無(wú)窮大。因此，我們將放大器的帶寬定義為從DC擴展到單位增益帶寬頻率。這僅在特定的頻率范圍內是正確的，在描述放大器的交流特性時(shí)必須明確指出。其他信號，例如調制模擬信號，可能具有更復雜的頻率內容。放大器設計的目標是：
最大化放大器的帶寬，使其可以接受較寬的頻率范圍。
確保單位增益帶寬遠大于信號帶寬，以提供所需的增益。
導致單位增益帶寬增加的因素很多：
放大器傳遞函數中的極數。
反饋回路或輸入連接中的任何無(wú)功組件。
寄生效應，例如輸入端的焊盤(pán)電容和鍵合線(xiàn)電感。
放大器中使用的任何半導體電路元件的結構。
對于上面的前兩點(diǎn)，可以通過(guò)將無(wú)功分量濾波器放置在反饋環(huán)路和輸入中（它們將充當濾波器）來(lái)修改放大器的實(shí)際帶寬。例如，在輸入端放置一個(gè)高通濾波器會(huì )使帶寬的下沿從直流移到更高的頻率。
上面關(guān)于寄生蟲(chóng)的后兩點(diǎn)等效于前兩點(diǎn)。PCB布局或組件封裝中的寄生蟲(chóng)只會(huì )給電路的傳遞函數增加一些反應性。直到我們達到很高的頻率（mmWave）時(shí)，這些影響才變得明顯，但是隨著(zhù)更多設備開(kāi)始在此范圍內正常運行，這些影響將變得越來(lái)越重要。半導體元件的結構也可以說(shuō)是相同的，它們具有自己的寄生效應（例如MOSFET中的柵極電容）。