步骤 3：计算所需运算放大器增益带宽积

进行基本稳定性分析，我们将获得本步骤背后的逻辑，如果您只想进行计算，可以直接跳到公式 5。图 1 是用于分析的 TINA-TI 电路。反馈环路使用大电感器 (L1) 中断，而电压源则可通过大电容器 (C1) AC 耦合至该环路。该环路在运算放大器输出端中断，以便输入电容的效果包含在分析中。我们可执行 AC 传输特性，并使用后处理器生成开环增益 (AOL) 和噪声增益 (1/β) 曲线（图 2）。

图 1：中断互阻抗放大器的反馈并生成 AOL和 1/β 曲线

图 2：典型互阻抗放大器电路的 AOL和 1/β 曲线图

1/β 曲线上有 3 个关注点。首先，在以下频率位置有一个零点：

(1)

在该频率以上，1/β 曲线以每十倍频程 20dB 的速率增加。接下来，在公式 2 频率位置有一个极点：

(2)

这会导致 1/β 曲线“变平”。最后，1/β 曲线将在以下频率位置与 AOL 曲线相交：

在公式 5 中，fGBWL是运算放大器的单位增益带宽。为保持稳定性，AOL曲线必须在 1/β 曲线变平时与 1/β 曲线相交（假设是一个单位增益稳定的运算放大器）。如果 AOL曲线在 1/β 曲线上升时与 1/β 曲线相交（如图 4 中虚线所示），电路可能会震荡。这可为我们带来以下规则：

(3)

将 fI和 fp的公式带入该规则，并求解单位增益带宽，我们可得到以下实用公式：

公式 5 消除了为互阻抗放大器设计选择运算放大器时的一道难题。选择具有足够带宽的运算放大器，不但可确保获得足够的信号带宽，而且还有助于避免潜在的稳定性问题！

设计实例

现在，我把这个过程运用在设计实例中，并对比采用两个运算放大器时的电路性能。一个运算放大器符合我们所计算的增益带宽要求，另一个不符合。该设计实例的要求如表 1 所示。

表 1：互阻抗放大器的实例性能要求

首先，我们计算可使电路稳定并达到带宽目标的最大反馈电容：

下一步，我们将确定放大器反相输入端电容。由于我们还没有为电路选择运算放大器，因此我们不知道 CD和 CCM2的值。记住，我在第 1 部分中建议将 10pF 作为该电容的合理电容估计值。

最后，我们可计算运算放大器的增益带宽要求：

在该实例中，我将对比表 2 中所列的两个运算放大器：

表 2：设计实例中两个运算放大器的增益带宽积对比

从前面的计算中我们知道，这两个运算放大器中的一个 (OPA313) 不具备电路所需的足够带宽。但实际上，这怎么会影响电路工作呢？