請問unit gain buffer

小美

想請問一下版上的各位高手

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

往往會接上一個UNIT GAIN BUFFER(常常採用op來做)
2 `* @8 C/ M$ G3 B9 [; q8 v' j
而在數位電路中 一個簡單的反向器
% e" e& {/ A+ Z! T! z: d& g
* G; l9 G9 I, E: f( n2 {& W似乎也具有相同的功能

那麼究竟兩者之間是差在哪裡呢？

( N/ C7 Q( K' {- e4 [5 @感謝各位囉^^

water100

數位反向器不行
% c$ ?$ z$ [6 q7 O想想反向器的輸入輸出轉換曲線 & 轉態點
( v6 \$ S- C" Y- C8 m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
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

% b1 B1 W& d! |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
' x1 O+ {. m4 k: H4 vOP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
6 W: m$ w! w# f4 l4 R開迴路的OP 特性其實就跟inverter一樣~!!

小美

感謝WATER大大的解說 讓我受益良多

; _  Z/ T* W3 c# r' b) ~想再請教一點就是說 以要設計在IC內部的unit_gain buffer來說

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？
6 n& ~, g4 S0 P7 ?# u- o
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

% C+ h' P# P. L" q/ e( e- w0 ]- ]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

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

前一級電路出來的訊號是一個大約50mV的電壓差

請問這樣問題會是出在哪裡呢？感謝各位的耐心回答唷

water100

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
要先測試測試你的OP能否使用

小美

WATER大大所指的是OP的SR是嗎？

如果是的話大約是20V/us左右

補償電容大約是1PF這樣

! h7 F4 R& L) k; \) k$ ?- L感謝你的回答唷

shangyi

看一下你的UGB是多少...

6 a/ }" \: W3 W! i8 V" p5 G% [輸入訊號速度有沒有超過UGB!!

小美

關於這點我一直有一個疑問
7 l5 \2 ]/ |8 h; f
究竟輸入訊號的頻率是要滿足小於OP的3dB點頻寬

3 [  V( G/ `5 f( B8 X還是要小於UGB呢?
- F7 h0 a( X! [, O! \& b, m
+ a' [3 l5 m/ ^$ x8 x& c" ]照理來說unit gain bandwidth不是已經衰減到0dB的位置了嗎

momoycyc

over unit gain frequency
你應該沒有gain了吧，那+端還會等於-端嗎
6 ~0 Z% t+ N9 ?7 ]應該是要UBG左邊吧
個人看法

shangyi

下圖是一個增益60dB UGB為1MHz的放大器
: t$ c- \% T+ d8 W
接成unit gain buffer組態 輸入一50mV方波訊號
1 Y: j$ M' Z  v! Z) Y: u# j9 a
0 n( f6 z: `+ r2 j( H8 ^8 T訊號頻率為100K, 1M, 10M  模擬結果給你參考!


$ Y, H% f- m( l. \& h4 P8 O
9 e; E: P7 e! G5 c# ]

semico_ljj

学一些..

dennyichen

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?

小美

關於這點 我想提出我的一些想法

7 S  K) o, r  Q$ a( M# d1 b2 P若有錯誤的地方懇請各位大大指教
5 q) W' d2 j, O  I6 O/ T
基本上OP的OPEN-LOOP GAIN(A0)在一個電路系統中

8 }8 M: {3 u! J4 A5 k常常是希望他越大越好(當然必須考慮一下其他OP的特性)
+ K) ?+ M5 U& X) O
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)
) l( E& X3 k2 Q0 h8 h  |- ?
但是事實上做出來的電路增益不可能無限大
3 G: s% n% A! q
所以常常會需要考慮A0不是無限大時，對電路造成的影響
6 @" Z" W2 l  D2 s
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
. w. K; ]$ ^( e4 m: K, W
大部分都是閉迴路  以回授放大器來說

閉迴路的增益就必須考慮回授電路(B)和A0

同樣的 當你的A0越大時 增益變得就只和回授電路B有關
; P4 l2 E. E: ?0 _+ [
4 {6 I. H& h% J+ q但是究竟在什麼情況下必須考慮3dB點的頻寬

, X+ I, H& w9 Q. i  o! u: [( T何時要考慮單增益頻寬(unit-gain)

我也並不是很了解 這部份懇請各位高手來解答一下
3 v3 x2 t/ Z- m; X9 }
以上潛見 若有錯誤不足之處 也請各位不吝指教
( o1 x0 n5 F! F  Y# o
謝謝

hoodlum

小弟的淺見,也來跟各位大大分享一下
OP的開迴路3dB點為主極點,其位置關係到OP的穩定度,
UGB的位置也跟主極點有關,當主極點往高頻移動,UGB也會
往外推,但是伴隨而來的就是會讓nondominant pole跑進
UGB造成系統不穩定問題,兩者在運用時是伴隨著考量的,
5 U8 X  L. e' }; H: J3 M4 x
另外此討論串討論的是unit gain buffer的問題,在OP
接成unit buffer後型成一個直流增益為1,且閉迴路3dB
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
* Y/ n8 f0 \4 Z2 E" P( j/ V+ DOP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
建議check UGB的原因了,也是dennyichen說的閉迴路要看3dB點的理由

3 g  t! C: d5 m* l) C, g以上是小弟的淺見,若有錯誤,希望有高手補充
謝謝!!

semico_ljj

unit gain buffer 主要看UBW的！

li202

原帖由 shangyi 於 2009-8-21 02:07 PM 發表
下圖是一個增益60dB UGB為1MHz的放大器
6 J1 [* [3 R' R. e
接成unit gain buffer組態 輸入一50mV方波訊號
% ~4 `# x: D' P/ Y4 ?. @
訊號頻率為100K, 1M, 10M  模擬結果給你參考!

7 I. d8 W6 k9 Q* h* B/ o
: r  b7 L. M0 a) \- Q! S1 T7661
# R3 w1 @% R. V6 N! I/ y" F, Y
7662

7 j8 k0 ?6 K- c* h1 R高頻要注意一下SR,
; o; r4 w& I/ H$ n4 I. I即使頻寬夠大,SR跟不上,波型也會失真