請問unit gain buffer

小美

想請問一下版上的各位高手
$ R# B' M9 x, i' K9 y" E  A2 [
" Z' M* C6 r. U1 P! x& 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
: W% x4 q1 k& S, M6 u" S
往往會接上一個UNIT GAIN BUFFER(常常採用op來做)

- I" a' x! W* v$ S4 k( h! t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

, z8 v* f% A: Q" W) e那麼究竟兩者之間是差在哪裡呢？
" }3 Y2 S  ^6 n# M
7 p- o0 l' s9 r+ I  |; b4 ]4 i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
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 E3 s$ l' M* p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

6 F: G& [  p( w7 o/ Z+ T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
- Y" J/ p: \" ?- SOP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
9 e( o0 q- {" o) y* J. H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

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？

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

/ j. `$ X. _+ {, q' S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
. q+ r; k" }+ ?3 n* @+ z
前一級電路出來的訊號是一個大約50mV的電壓差
- N- x: P5 p" l, |
2 M1 h" v0 b" X- r1 q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？
% _3 b7 x3 n+ s$ V1 z$ a  Y
, {3 @9 Z7 ~) t$ F/ h$ A9 X9 ^如果是的話大約是20V/us左右
! i% Q1 Q' \- V/ v' V$ P& D" m* [
補償電容大約是1PF這樣
" `6 W3 z; l1 I5 u
  b- d& B( n% F* h. J: k感謝你的回答唷

shangyi

看一下你的UGB是多少...
) K9 L5 ?9 {# R0 |: H, P1 e
, E# A6 d; Z, b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
$ L3 Q4 A* t. H' A7 Z
究竟輸入訊號的頻率是要滿足小於OP的3dB點頻寬
% H: {- X( w8 j7 B% }* s
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
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
9 T; m! e( n$ v) D9 r
接成unit gain buffer組態 輸入一50mV方波訊號

訊號頻率為100K, 1M, 10M  模擬結果給你參考!

: ^& p+ ?$ Y* j  }1 V

" L5 W7 Q) a3 s1 |# {# p

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
9 r1 F( o) T! T& U
/ G# T2 _+ e( y2 x3 [0 I# Y若有錯誤的地方懇請各位大大指教
; t& P3 P- b8 I# O, r
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)

& {5 \, }, M7 \* F+ b; r7 j5 E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)

# a$ ^. t; S/ s" C6 Z0 w但是事實上做出來的電路增益不可能無限大

" h8 Y" }2 G# Q, h; ^2 s所以常常會需要考慮A0不是無限大時，對電路造成的影響
% h; K( j, Q8 U4 R# R% c
' `( `1 @- v" |9 ~8 ]5 T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

大部分都是閉迴路  以回授放大器來說
- `$ t' t: P9 s
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

) d4 G- p/ u/ ~3 b. i但是究竟在什麼情況下必須考慮3dB點的頻寬

5 ^3 b- ~! I$ B1 A: O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

以上潛見 若有錯誤不足之處 也請各位不吝指教

% a  a, p8 H8 Z2 o3 l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,
5 N# b/ {1 |2 X: n( RUGB的位置也跟主極點有關,當主極點往高頻移動,UGB也會
, c# z2 ?  q% C5 W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,
6 {- S. M9 I/ B, 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
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

  L" w1 O7 X. H, B以上是小弟的淺見,若有錯誤,希望有高手補充
% J5 _" X8 x; S1 y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
. h; M0 S. P6 i7 G下圖是一個增益60dB UGB為1MHz的放大器

3 ^- J6 n0 F( M( ~9 n  i$ t3 k接成unit gain buffer組態 輸入一50mV方波訊號

, E) ^8 M( X. ~( `- }7 d- I訊號頻率為100K, 1M, 10M  模擬結果給你參考!
7 w4 w1 Q9 N# X

7661
, m6 b- L2 U6 L+ M6 m4 S
7662

9 m  T  r* U' k
( N' e7 a+ _* \5 }- `: g高頻要注意一下SR,
! T4 ]$ s" w  O% L0 p- H即使頻寬夠大,SR跟不上,波型也會失真