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標題: 請問unit gain buffer [打印本頁]
作者: 小美    時間: 2009-8-19 10:24 PM
標題: 請問unit gain buffer
想請問一下版上的各位高手
( }& a2 x; L3 R2 P  I5 ~% y) D+ n( j; n( }# [& J
在電路中 為了取消級間附載效應或是提供驅動能力推下一級的電路
- o3 C/ p8 m; ^  j1 x9 Z
. n9 w+ k2 L% R0 h, j% Z! `. k往往會接上一個UNIT GAIN BUFFER(常常採用op來做)
2 t6 H, c1 `, @  I- ]+ A; |4 E+ R9 W' P$ `
而在數位電路中 一個簡單的反向器
0 ~& x/ V7 w: a
4 Y5 d6 D( ]& ~" a似乎也具有相同的功能; A$ b7 H* y6 j2 g, I
5 `7 \" v9 O. _
那麼究竟兩者之間是差在哪裡呢？
4 U1 a/ }5 O# R! Q) J$ R
9 |7 {1 c0 V: k: m, P. k6 @感謝各位囉^^
作者: water100    時間: 2009-8-20 01:18 AM
數位反向器不行  ]+ ]! ^! G0 C7 s7 N, r1 u+ f
想想反向器的輸入輸出轉換曲線 & 轉態點5 J5 C$ _+ L0 C
曲線上 在轉態點附近的斜率是很陡的 所以你輸入一個值  inverter輸出總是很快的clip在Vdd or gnd
( D* P/ A. \/ `2 V輸出根本無法follow輸入訊號  所以還是得必須用OP虛短路+負回授的特性去做buffer ! A. _# _4 D& \( T. [

1 W; w- \! y3 ?! b& t, K此外 用比較類比的角度想 其實inverter的轉換曲線，那很陡的斜率就是gain !! 像OP一樣的gain
$ S( }0 [- O+ H+ J6 FOP開迴路的時候因為有極大的gain 所以輸入只要有一點變化(幾mv)  OP輸出就會飽合
1 j& A4 k- I0 M開迴路的OP 特性其實就跟inverter一樣~!!
作者: 小美    時間: 2009-8-20 08:58 AM
感謝WATER大大的解說 讓我受益良多
. Z6 \1 j3 Z4 L; D
4 R, I7 x! q- V6 A6 e. d. T想再請教一點就是說 以要設計在IC內部的unit_gain buffer來說
" Q+ ?! e0 |& N1 k' e3 {
- p5 U. m7 M2 ~7 N4 t4 w" I$ J需要注意的OP特性是哪些呢？架構上來說 又以何種較為適當呢？+ o8 J& Q  v, X8 J1 n

# u2 ?: {0 m" a目前我採用的是TWOSTAGE的形式，有加上補償電容和相位回復電阻
3 I- ]  s  e. C6 H5 _7 @1 w/ B) Z0 f1 }$ a
但是我發現 BUFFER無法將我前一級電路產生的訊號完整的傳遞至BUFFER的輸出端耶2 @4 _5 b$ Q! n& ]6 ?1 W' w5 \
) }' i/ V$ Y' n: D
我有檢查過OP內部的電晶體都是SAT 增益大約有90dB 相位大約50幾度( W  y: O9 m* b

( u: Q& {; j9 L. x前一級電路出來的訊號是一個大約50mV的電壓差5 G3 F4 }. f6 |& V( K: r/ M; u

( s  U1 [; s5 K3 A2 L- L4 k: @. v2 W* F請問這樣問題會是出在哪裡呢？感謝各位的耐心回答唷
作者: water100    時間: 2009-8-20 11:55 AM
請問你補償電容用多大呀~  請問你有接成unit gain buffer的型態 灌一個方波 看輸出是否能追到該方波嗎4 z0 _' N" a* j" E2 D3 A6 o
要先測試測試你的OP能否使用
作者: 小美    時間: 2009-8-20 03:47 PM
WATER大大所指的是OP的SR是嗎？
2 E' p$ {* q- Z, w; ?1 }* ~% b1 ]- w5 t% n! M) Z% m" h
如果是的話大約是20V/us左右# `% B2 M7 ^/ C* Q3 T# M

  q) w$ F7 s- h( L! X. f( L補償電容大約是1PF這樣
, E7 s5 ?& p6 a  l4 R, D" q( |' r
. S9 y) N5 x* v感謝你的回答唷
作者: shangyi    時間: 2009-8-20 05:05 PM
看一下你的UGB是多少...
6 J! z- G+ p9 q! v0 Y' x5 A* V9 \2 Z7 m8 b
輸入訊號速度有沒有超過UGB!!
作者: 小美    時間: 2009-8-21 10:50 AM
關於這點我一直有一個疑問
  ?# p* l# m9 G+ u
: t' h" ]& T% w* L究竟輸入訊號的頻率是要滿足小於OP的3dB點頻寬! G3 A/ W! V, Q+ ?/ i
6 f2 |  R, t# ^4 d6 g
還是要小於UGB呢?
4 z( I5 z* R% _; P( ~
! R, [2 H/ W0 p. o; l! Y% H) u照理來說unit gain bandwidth不是已經衰減到0dB的位置了嗎
作者: momoycyc    時間: 2009-8-21 11:04 AM
over unit gain frequency1 k0 _. ?$ x! q2 d) L2 x& \
你應該沒有gain了吧，那+端還會等於-端嗎
# i' i8 _0 o( l# h) N應該是要UBG左邊吧
# c2 k+ l& v$ s2 o個人看法
作者: shangyi    時間: 2009-8-21 02:07 PM
下圖是一個增益60dB UGB為1MHz的放大器
% h6 r! U" Y' w4 L* W4 U
7 o. s8 k# s$ @) ~: P2 E0 h+ K接成unit gain buffer組態 輸入一50mV方波訊號
8 S$ T0 n9 u; H  r* g
% D$ f# C# H! T9 K1 Z; H訊號頻率為100K, 1M, 10M  模擬結果給你參考!% U4 x6 h" |0 Y8 R
5 g4 \# A  _; A) h
2 Q$ C+ A- r. B$ U4 X
[attach]7661[/attach]
# z8 |* m2 F! H7 X, P
8 S( L3 g* a- M7 `7 D& T[attach]7662[/attach]
作者: semico_ljj    時間: 2009-8-21 02:56 PM
学一些..
作者: dennyichen    時間: 2009-8-21 09:28 PM
標題: -3dB 與 UGB 對開回路與閉回路的OP 的影響
請問一下, op 頻寬是不是分兩種, -3dB 跟 unit gain bandwidth (the freq. when gain is o dB), 兩種的差別在哪, 又運用在哪裡, 聽說開迴路的OP 的頻寬要看 unit gain bandwidth, 閉迴路須\看-3dB, 是嗎, 有這回事嘛 ? 如果不是, 那這兩頻率對開回路與閉回路的 OP 各有什麼差別?
作者: 小美    時間: 2009-8-22 08:57 AM
關於這點 我想提出我的一些想法
% W, x% \/ p+ Q' E! A
" r8 a+ }7 S$ U3 M若有錯誤的地方懇請各位大大指教% q2 u; Z5 m; _/ d6 p. x# A+ f

2 @5 r. Z! }% [8 o+ M0 a基本上OP的OPEN-LOOP GAIN(A0)在一個電路系統中, C7 ~$ S! s( @  D" d

# R! F0 z) J' z  Z( m# g常常是希望他越大越好(當然必須考慮一下其他OP的特性)4 Y0 h- A* V" ?) D: O3 R& I

, S7 m7 G- D' s0 i: W畢竟在電路系統中 我們希望OP是盡量裡想的(增益要無限大)
- Y& l1 r5 B! L! i, ~( L* o2 \' `' X
但是事實上做出來的電路增益不可能無限大
$ T' q8 c- X  ^, r& A3 O% Z+ G
+ T7 b* p1 s. p: f8 y9 \0 J+ t所以常常會需要考慮A0不是無限大時，對電路造成的影響) u8 a$ A# S( N, L
* C$ z2 v8 C$ X3 b- q$ V
然而又以整體電路系統來說 OP的應用較少是處於開回路狀態的- G* |+ _2 \" c0 }1 K
. V0 [7 i% `4 s6 F: ~2 [
大部分都是閉迴路  以回授放大器來說
* q) @% _  c! L' R, F8 }9 K1 q2 s. E) q! h/ t7 ^5 e
閉迴路的增益就必須考慮回授電路(B)和A0" b/ u' V' [% `8 b
; @0 x7 j2 ~0 F
同樣的 當你的A0越大時 增益變得就只和回授電路B有關( T) f7 u: ?/ u  ]+ J
; \1 |2 K: j4 h7 J2 y1 n/ R. F
但是究竟在什麼情況下必須考慮3dB點的頻寬' y# M& O' G. F

$ j$ ]: a$ I- A+ j1 @- F何時要考慮單增益頻寬(unit-gain)) K0 @! Z, ]7 M( u

; j. m7 P. O9 T' ^9 S$ u! F我也並不是很了解 這部份懇請各位高手來解答一下) e* N& I5 c' E- @

( T4 n* z. v) {$ o以上潛見 若有錯誤不足之處 也請各位不吝指教2 b, o% S$ u/ ?, b
9 l; ^" `, }( [" D# \6 s; g
謝謝
作者: hoodlum    時間: 2009-8-22 05:46 PM
小弟的淺見,也來跟各位大大分享一下
/ v8 Z& _/ w0 B% W/ JOP的開迴路3dB點為主極點,其位置關係到OP的穩定度,
( X8 u& u3 J1 i9 p* ~, sUGB的位置也跟主極點有關,當主極點往高頻移動,UGB也會
, j3 Z' v5 S; W3 ^- S8 u: B往外推,但是伴隨而來的就是會讓nondominant pole跑進
6 h( ]: u  Y; _6 V2 c1 bUGB造成系統不穩定問題,兩者在運用時是伴隨著考量的,8 B6 n1 c! ~' r9 z9 e/ d
: S8 y" F* ?2 [$ g
另外此討論串討論的是unit gain buffer的問題,在OP4 m0 k. e# W2 X9 R
接成unit buffer後型成一個直流增益為1,且閉迴路3dB. s/ O  a1 C  p' g& |/ T
點會落在OP開迴路的UGB的頻率響應結果,所以當輸入訊號頻率超過
* ^6 P4 H7 n( m' D  q% b" ^OP開迴路UGB訊號傳遞就會有問題因閉迴路gain已經小於1了, 這應該就是shangyi大大
/ m9 p! K! B1 W3 v5 P4 T- y建議check UGB的原因了,也是dennyichen說的閉迴路要看3dB點的理由
' K2 s. _  a+ F4 `' X: l
+ S1 j  R. b, @* P  b以上是小弟的淺見,若有錯誤,希望有高手補充0 p. s$ E# s% K% `' p" H
謝謝!!
作者: semico_ljj    時間: 2009-8-23 07:42 PM
unit gain buffer 主要看UBW的！
作者: li202    時間: 2009-8-24 11:43 AM
原帖由 shangyi 於 2009-8-21 02:07 PM 發表 / v! \4 X- n, i/ O
下圖是一個增益60dB UGB為1MHz的放大器9 e8 {8 y8 _/ a6 z& Q

' T) G1 U7 X3 N- v接成unit gain buffer組態 輸入一50mV方波訊號" G1 O! O) u* A4 ]  N9 ~

- Y+ z) h. S5 M3 L+ S8 I- y2 O訊號頻率為100K, 1M, 10M  模擬結果給你參考!
. w1 D3 ]) Z. W( A) y8 s- n
1 _$ H2 C4 j" s7 Y6 w. T
8 p+ J# e8 ?. g3 P$ v3 P; o76614 t8 ^* x' h  Y2 b1 k
& E  n( a: R+ X5 D
7662

; f6 X* ^2 f* O( G1 C5 ?& l  ?4 Z& S+ ~; I  J" T8 m" f9 X  e0 C# L

8 M; [- M3 s! p4 I. L高頻要注意一下SR,
' u; n, e* i2 i/ Y6 D即使頻寬夠大,SR跟不上,波型也會失真



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