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
5 |9 k; G# V- J+ J  T* z
往往會接上一個UNIT GAIN BUFFER(常常採用op來做)

而在數位電路中 一個簡單的反向器
  r6 E( c; h" E$ C5 u$ u
似乎也具有相同的功能
  N- f) L  G0 U5 Z- \) I! k7 i
那麼究竟兩者之間是差在哪裡呢？

% b: P8 ?) o. ^9 |9 t; b0 x感謝各位囉^^

water100

數位反向器不行
. K- B9 _' C7 d$ u4 B# M想想反向器的輸入輸出轉換曲線 & 轉態點
4 X/ m4 ^0 }# v. o4 f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
+ ^5 B; C4 Q4 }, C9 g  U$ F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
. G. T" e  F' W8 j- L
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
! F4 O% n, i% rOP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
/ E8 I; E5 k$ X7 O2 z* T. E4 A; k) ^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

想再請教一點就是說 以要設計在IC內部的unit_gain buffer來說
) v7 U, }5 t$ F9 S8 `
9 t7 ~: `0 j+ |4 I+ Q9 ^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？

% ?5 l# e* D! d4 `- ?* O$ k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
1 P) S) D7 b8 `& 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

$ J& f( V) `  Q! d  {* V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

! V7 Z  k9 }. k6 D' h* i9 K* E  c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
! U9 ~5 m  y" k/ v& c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
  n$ k! G! q! f% d
9 k$ U4 V% o% M$ L: E補償電容大約是1PF這樣

% q- p0 P4 V) A; F+ `  J8 |/ q感謝你的回答唷

shangyi

看一下你的UGB是多少...
3 I2 \7 _7 d2 D7 P5 Q
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

2 b# V9 _: t/ Q! }( s究竟輸入訊號的頻率是要滿足小於OP的3dB點頻寬
  @8 Q! P* {6 S  U% p2 L
還是要小於UGB呢?

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
. r/ {6 q% L' L. v應該是要UBG左邊吧
- Y: j, p1 W7 a* \個人看法

shangyi

下圖是一個增益60dB UGB為1MHz的放大器
& x5 L# J# @5 G' ?" A' W
接成unit gain buffer組態 輸入一50mV方波訊號
  d" C" |7 T& H$ Q% c3 `* i. r
訊號頻率為100K, 1M, 10M  模擬結果給你參考!

3 R" |# k( N' h/ s

% p3 J  [, g* T2 U, T! [" t

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

0 ?* L3 `& [. v1 k* _0 ]若有錯誤的地方懇請各位大大指教

- {: E1 [+ n: |0 E8 t: x  q基本上OP的OPEN-LOOP GAIN(A0)在一個電路系統中

1 {$ D. z8 t# X9 Q& q5 j& |+ l: B常常是希望他越大越好(當然必須考慮一下其他OP的特性)

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)
4 F1 C* R8 X# K% R8 {- _
但是事實上做出來的電路增益不可能無限大
  u" R) I: \! w% w
% ~1 t" T3 y& s9 m2 m$ `所以常常會需要考慮A0不是無限大時，對電路造成的影響
* T1 g1 |; |$ i; d( C6 I
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

5 w% S$ M4 f" E) h3 u大部分都是閉迴路  以回授放大器來說
# V2 c0 ?( i/ L" \& p
. S" U# g. y# U- H4 u閉迴路的增益就必須考慮回授電路(B)和A0

- D- P7 d  q6 x8 s- C0 Y# {; I同樣的 當你的A0越大時 增益變得就只和回授電路B有關

1 Y. L8 o! V/ T. F但是究竟在什麼情況下必須考慮3dB點的頻寬
; H: L, F( \: y5 k
何時要考慮單增益頻寬(unit-gain)
2 N9 W* [* P7 W0 }2 V3 b% ?0 Q
我也並不是很了解 這部份懇請各位高手來解答一下
. |+ @/ f& E" W6 W
以上潛見 若有錯誤不足之處 也請各位不吝指教
  |, x8 ^4 F* E2 G3 \/ b/ I
$ Z) C) h: z2 R9 y6 J$ @4 k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,
0 ~9 F7 P% B" c% r( p* KUGB的位置也跟主極點有關,當主極點往高頻移動,UGB也會
. H3 E- P. W& U; t8 y  r往外推,但是伴隨而來的就是會讓nondominant pole跑進
8 v& P+ S2 @/ u! ], {6 mUGB造成系統不穩定問題,兩者在運用時是伴隨著考量的,
# h; @/ t9 g9 U. n3 ^
7 s9 V4 H1 f" `, H另外此討論串討論的是unit gain buffer的問題,在OP
9 |3 h, d/ F7 J, q) l+ T4 e9 Y接成unit buffer後型成一個直流增益為1,且閉迴路3dB
) @+ @2 g+ E  B2 B$ L( i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
7 X. r- I# J1 `  T+ J% {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
/ f, j% F7 s. C; D; J! e7 e建議check UGB的原因了,也是dennyichen說的閉迴路要看3dB點的理由

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
. M& |' w/ J+ y# m/ }% W下圖是一個增益60dB UGB為1MHz的放大器
  n5 S- M2 S( r* k, o+ s
接成unit gain buffer組態 輸入一50mV方波訊號
0 f+ l/ b9 O; P7 }$ v) {) b6 v* X$ J
訊號頻率為100K, 1M, 10M  模擬結果給你參考!
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8 o% Q- l; O; b) ]9 v% X# ?" ]8 H
高頻要注意一下SR,
4 ?. i  H* M: p* y6 f- x2 ?即使頻寬夠大,SR跟不上,波型也會失真