接下來考慮FET的柵極電容,因為它會與偏置電阻一起形成一個低通濾波器。擊穿電壓較高的FET往往具有較高的柵極電容,而且偏置電阻往往為100 kΩ,因此不需要多少柵極電容就能顯著降低電路的速度。從制造商的數(shù)據(jù)手冊中獲得柵極電容值,計算RTOP和RBOT并聯(lián)組合所形成的極點頻率。
偏置網(wǎng)絡的頻率響應必須始終快于輸入和輸出信號,否則放大器的輸出可能超出其自身的電源范圍。暫時偏離到放大器電源軌之外會有損壞輸入的風險,而暫時飽和或壓擺受限會有造成輸出失真的風險。任何一種狀況都可能導致負反饋暫時丟失和不可預測的瞬態(tài)行為,甚至可能因為某些運算放大器架構中的相位反轉而閂鎖。
性能
直流線性度
圖2顯示了增益誤差與輸入電壓的關系(直流線性度),增益為20,電源為±140 V。
圖2.增益誤差與輸入電壓的關系
壓擺率
圖3顯示了壓擺率曲線,增益為20,電源為±140 V,測量值為20.22 V/μs。
圖3.壓擺率
實現(xiàn)更高速度的權衡
功耗
如前所述,工作電壓較高時,F(xiàn)ET的擊穿電壓(和相關的柵極電容)以及電阻值也必須較高。較高的電阻和電容值都會造成帶寬降低,唯一可用的調整因素是電阻值。降低電阻值會提高帶寬,但代價是功耗增加。空間低阻值、高功率的電阻尺寸較大,需占用較多電路板空間。以電容的形式在RBOT上增加一些引線補償可以改善電路的頻率響應。此電容與RBOT和RTOP電阻形成一個零點,抵消FET柵極電容所形成的極點。極點和零點相消,因此可以選擇更高阻值的電阻,從而降低直流功耗。
結論
在需要較高電壓但使用典型高壓運算放大器不經濟的應用中,常常會讓常規(guī)運算放大器自舉。自舉有其優(yōu)點和缺點。還有一個選擇,ADHV4702-1提供一種高達220 V的精密高性能解決方案,無需自舉。但是,當信號范圍要求超過220 V時,該器件可以自舉以處理超過標稱信號范圍兩倍以上的電壓,同時提供比自舉低壓放大器更高的性能。
參考文獻
Grayson King和Tim Watkins。“通過運算放大器自舉產生寬電壓擺幅”,EDN雜志,1999年5月13日。維基百科,“自舉”,2018年9月1日。