請問unit gain buffer

小美

想請問一下版上的各位高手

& g- j- i' ~8 h, x3 U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

1 m3 b) s/ u5 u0 p" F* q往往會接上一個UNIT GAIN BUFFER(常常採用op來做)

8 Q$ l) t- d! |8 x, w而在數位電路中 一個簡單的反向器

似乎也具有相同的功能
! L% p+ Z, A  A+ O2 `+ a1 {
/ z+ v$ W3 ]  H) y/ |  z3 N% Q7 O那麼究竟兩者之間是差在哪裡呢？
, b9 {& R* y: d6 M& m$ W" R
' r8 [0 f3 U. [& T- R感謝各位囉^^

water100

數位反向器不行
想想反向器的輸入輸出轉換曲線 & 轉態點
/ Z; ^3 o' z3 R' t( }% i& v1 X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
! E" ]! Y, `  s! ^% i/ A
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
OP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
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

) K; N' q, N$ P# |0 k+ w/ X1 n: \想再請教一點就是說 以要設計在IC內部的unit_gain buffer來說
# f$ G: W9 n' ?' O4 I3 c
" _2 m6 j# J% y4 I, X  F; S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？

/ h) J: R) z# r* N3 c7 ~0 Q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
! E9 t/ U7 [! U. \! u' G7 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
% y6 V, [" Q, p- P
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
9 Y6 Z' d" X0 b) |4 y+ P& }
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
8 D, w, ?$ R( \# A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？

* i8 F# v  W: d: \5 I如果是的話大約是20V/us左右

- j: i. W! G# r4 U補償電容大約是1PF這樣
# Z+ [1 V2 P+ ^8 D7 K' @9 o" D4 E$ h
感謝你的回答唷

shangyi

看一下你的UGB是多少...
! L) c$ t5 M5 [8 L' D
! [* a0 [- E" z" ~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

, X% N8 v- P2 p: z0 \5 l7 v究竟輸入訊號的頻率是要滿足小於OP的3dB點頻寬

$ E+ ^+ F$ W, S% [6 \( X! a$ g還是要小於UGB呢?

- @) o. g8 F1 m) f. |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 r! N' {& K! A! ^, ~$ n, [應該是要UBG左邊吧
+ U% a' q  s; v1 D% j" d個人看法

shangyi

下圖是一個增益60dB UGB為1MHz的放大器
1 ]/ O7 _8 F9 m0 N6 L& k
/ O3 ?& Y0 N; r/ j接成unit gain buffer組態 輸入一50mV方波訊號

! @. G) T( \: j/ R7 i! G訊號頻率為100K, 1M, 10M  模擬結果給你參考!
/ W! ^) z5 \3 i5 K7 i


! s0 w9 H& B$ Q! }& ?6 v* H

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
4 n( T6 a+ W9 X7 @+ t3 _4 k
若有錯誤的地方懇請各位大大指教

基本上OP的OPEN-LOOP GAIN(A0)在一個電路系統中

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)
: b) M: S2 s& O0 B% n8 {0 B: G
但是事實上做出來的電路增益不可能無限大
( Z6 `: B: S. W2 G
所以常常會需要考慮A0不是無限大時，對電路造成的影響

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
  x) m3 X$ i1 j
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
! u7 v' v, C6 ]
同樣的 當你的A0越大時 增益變得就只和回授電路B有關

但是究竟在什麼情況下必須考慮3dB點的頻寬

6 R  u) w5 q8 X, z3 H) T: @5 R5 w何時要考慮單增益頻寬(unit-gain)
5 ~1 T$ `0 e- R* \$ u$ d5 s
+ S6 B/ M0 @8 f" p; O6 ?& p我也並不是很了解 這部份懇請各位高手來解答一下

# A( ?8 V! {; d: o以上潛見 若有錯誤不足之處 也請各位不吝指教

謝謝

hoodlum

小弟的淺見,也來跟各位大大分享一下
) j; d: u& B! q+ zOP的開迴路3dB點為主極點,其位置關係到OP的穩定度,
, E1 i+ e7 K- t& l' e4 N$ O0 [UGB的位置也跟主極點有關,當主極點往高頻移動,UGB也會
3 c6 i- N& o: k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,
* J" w$ j3 k' d3 ^1 }7 `" k: U
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
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
建議check UGB的原因了,也是dennyichen說的閉迴路要看3dB點的理由
9 u7 j  R6 n- k+ ]% g5 F) K5 }% w9 `
以上是小弟的淺見,若有錯誤,希望有高手補充
$ U; a4 ]; W% p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

接成unit gain buffer組態 輸入一50mV方波訊號
0 J1 i7 g) y; \
訊號頻率為100K, 1M, 10M  模擬結果給你參考!
/ \; [7 L$ p$ n) z

! u9 Z* o) X4 T& m" g2 x  x( W$ E7661
6 O4 T9 c4 O* z
6 K9 F, J: o2 C# S1 F7662

高頻要注意一下SR,
即使頻寬夠大,SR跟不上,波型也會失真