請問unit gain buffer

小美

想請問一下版上的各位高手

- ^. ?) N& d! x0 Z& R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)
. I, |' N6 ]" x  J3 U: ?  g* T
) a4 M6 C- O' b: S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

# c! Q7 ^5 K  H+ T* K那麼究竟兩者之間是差在哪裡呢？

; B. R" x: t7 I' l. ]$ ]. U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
( t+ Z5 r& |6 `( z7 Y; K3 C# k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
1 ?" b5 t. S/ t5 K7 E" V6 e
4 i  W' w% U2 a' b4 y4 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
* D+ Z7 z0 ?0 o+ G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
/ i% ?1 E! W3 B8 @8 [5 M* a
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？

' a4 m5 l6 `* |: C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 Q# r, D8 ]5 f6 d
. s! e; c( [2 x- Q: R  W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
% d, I/ o5 r8 a$ ^0 h  }7 e
0 F5 ^( L  O' z9 r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
) n, E( R! f7 P. n/ D$ z
前一級電路出來的訊號是一個大約50mV的電壓差
! e- D2 a2 M0 \+ F- N3 Y1 I
: c5 @. u. q4 H8 c$ n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？
' U# x- _5 F: |* e4 ]: R9 _
: B( H* Z6 j6 F7 L6 W1 m如果是的話大約是20V/us左右

5 _. a* a3 P% i) ]補償電容大約是1PF這樣

感謝你的回答唷

shangyi

看一下你的UGB是多少...
) K; v  u/ ~4 c2 G8 o/ _/ k, 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

究竟輸入訊號的頻率是要滿足小於OP的3dB點頻寬

還是要小於UGB呢?

5 D3 ^# G" U8 c0 S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
! A+ A2 l1 e; C1 A2 x6 N6 G你應該沒有gain了吧，那+端還會等於-端嗎
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
) z* l& g' I' ?9 N) C
! R. P# h8 q: h/ v7 d接成unit gain buffer組態 輸入一50mV方波訊號
) k$ `; D7 G" X" M
訊號頻率為100K, 1M, 10M  模擬結果給你參考!
1 q$ v  Q& c5 E  ?- b( X! r


* `. c6 ?7 O1 a

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
& l8 E1 @9 H1 k8 a
: z- w% P9 `: O: s0 v+ Y* L- v& M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

$ H5 Y- n; E, _' R) _常常是希望他越大越好(當然必須考慮一下其他OP的特性)

1 Y3 z6 e# u* w6 q- G" D. g7 [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)

2 C4 E2 y; x0 I2 C! K3 d4 }+ G但是事實上做出來的電路增益不可能無限大

, E% f0 I9 E6 L+ u3 |6 C8 X  ^2 w所以常常會需要考慮A0不是無限大時，對電路造成的影響
. G5 Z8 V/ z, M, E: [* k" ?
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

/ h7 m+ S3 d* A# Z- |/ e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

! m( \* @& V+ _: G. {" M同樣的 當你的A0越大時 增益變得就只和回授電路B有關
$ J$ C, r  k/ [6 s' @3 L* ^/ U  K
但是究竟在什麼情況下必須考慮3dB點的頻寬
4 a6 \; z/ }% c- z3 ^1 ]5 ~1 w9 Y: U
5 f! L3 V3 `" w# g  E( o何時要考慮單增益頻寬(unit-gain)

3 M3 r0 k- q  B; S. V5 K我也並不是很了解 這部份懇請各位高手來解答一下

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
3 J, x; s- B/ _6 T! u" {( qOP的開迴路3dB點為主極點,其位置關係到OP的穩定度,
* o) D& s* ]- s$ ^) c) O& JUGB的位置也跟主極點有關,當主極點往高頻移動,UGB也會
: M! z( _* t4 F) m/ |. U) L( I+ a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,
4 C! y* V4 C$ `; `: g
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
* L( d( i: Q1 D4 j3 E7 ?% |2 {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
& R5 b$ }( y( Q# `  L3 ?- b建議check UGB的原因了,也是dennyichen說的閉迴路要看3dB點的理由

& |8 G+ R8 Y( E2 g2 z/ k以上是小弟的淺見,若有錯誤,希望有高手補充
5 A' ]) P0 R( e1 C4 _" g1 [; T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
. F" O" L5 e, V3 D; I* ?* j2 {下圖是一個增益60dB UGB為1MHz的放大器
. c' r3 C- x- q6 W
接成unit gain buffer組態 輸入一50mV方波訊號

$ @5 ?6 v  ^/ A& i2 x) Y訊號頻率為100K, 1M, 10M  模擬結果給你參考!
6 z4 X- c/ `6 f* C, e* m) I
) r; ^) o7 C+ u% {8 v
7661

0 O+ _# q; ]" }1 J9 g/ ^7662

3 q* |1 a+ ?1 x. l$ x
: f6 f; O! @- f9 |( u- K. F3 H
高頻要注意一下SR,
$ ?% M; D+ \. M# `+ J* G即使頻寬夠大,SR跟不上,波型也會失真