增益带宽积是运放选型里最容易被人忽略的参数。很多人挑运放只看开环增益够不够大、失调电压小不小,结果电路一上高频就发现放大倍数根本达不到设计值。
它的定义很直白:闭环增益乘以闭环带宽,单位是赫兹。理想情况下这个乘积是个常数。比如一颗GBW为1MHz的运放,接成10倍放大,能用的带宽就只有100kHz;接成100倍,带宽只剩10kHz。想要又高增益又宽带宽,只能换GBW更大的器件。
这个规律来自运放的开环频率特性。开环增益随频率升高按每十倍频20dB的速度往下掉,掉到0dB时的频率就是单位增益带宽,数值上等于GBW。所以闭环增益越高,增益曲线跟开环曲线的交点就越靠左,带宽自然越窄。
拿LM358举例,它的GBW大约1MHz。用它放大100倍处理音频信号,理论带宽只有10kHz,高频部分明显衰减。很多人以为是电路接错了,其实就是器件本身带宽不够。
还有个参数比GBW更容易被忘掉,就是压摆率。小信号看带宽,大信号看压摆率。压摆率0.5V每微秒的运放,输出10V峰值的正弦波,最高频率只能到8kHz左右。这时候带宽再宽也没用,波形直接被压成三角波。
多级级联的时候,总带宽会比单级更窄。经验做法是第一级做低噪声、小增益,第二级再补增益,别指望一级吃掉全部放大倍数。每级增益控制在10倍以内,带宽和稳定性都好把握。
实测带宽可以用扫频法,也可以用阶跃响应看上升时间,上升时间约等于0.35除以带宽。手上没有频率特性分析仪的话,示波器看方波上升沿也能粗估,够用了。
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