真實運放、回授與穩定度

增益頻寬乘積(gain-bandwidth product)

/ GBW or GBP /

運放出廠時帶著一筆固定的速度預算,增益頻寬乘積就是這筆預算的大小。把它想成一筆固定的錢:你可以花在很多增益上、或很多頻寬上,但不能兩者都要。想要更多增益?頻寬就變少。想要更多頻寬?就接受較少增益。兩者相乘是一個常數,而這常數就印在規格書上。

嚴格說,增益頻寬乘積是運放開迴路增益一路降到 1(0 dB)時的頻率。因為已補償運放的增益以每十倍頻 20 dB 平順衰減,(閉迴路增益)times(頻寬)的乘積在任何增益設定下都等於 GBW。例如:一顆 1 MHz GBW 的運放設成增益 10,頻寬為 1 MHz / 10 = 100 kHz;設成增益 100,只剩 10 kHz。要在增益 100 下得到 100 kHz 頻寬,你需要 GBW 至少 10 MHz 的運放。

為何重要:替交流訊號挑運放時,GBW 是第一個要查的數字。選一顆 GBW 從容超過(你的增益 times 最高訊號頻率)的元件,並留裕度,因為到達頻寬極限前增益早已下垂。誠實的陷阱:GBW 只描述小訊號。又大又快的訊號會撞上另一道更難的牆——轉動率——所以電路可能 GBW 充足,卻仍使大波形失真。

你需要在 20 kHz 音訊頻段有增益 50。乘積為 50 times 20 kHz = 1 MHz,所以 1 MHz GBW 的運放剛好踩在邊緣(且增益在該處已掉 3 dB)。選一顆 5 到 10 MHz 的元件,增益才能在整個頻段保持平坦。

增益 times 頻寬是常數——選一顆 GBW 有餘裕的運放。

GBW 假設內部補償造成的單極點衰減。去補償運放(只在某最小增益以上才穩定)打破這條簡單規則,但在可用之處提供更多頻寬。

又稱
GBWGBPunity-gain frequency增益帶寬積