运算放大器：单位增益稳定放大器和非完全补偿放大器

运算放大器是电子电路中的核心元件，用于放大信号。本文主要讨论了两种类型的运算放大器：单位增益稳定放大器（UGS）和非完全补偿放大器，它们各有特点和适用场景。 单位增益稳定放大器是设计为在增益为1时保持稳定工作的放大器。这种设计的优势在于其稳定性，即使在增益设置为单位增益时，UGS也能避免振荡，确保电路的可靠运行。然而，UGS的增益带宽积通常较低，意味着在高频时其放大能力会减弱。例如，文中提到一个UGS的增益带宽积为2MHz，这意味着在该频率以上，放大性能将显著下降。 相比之下，非完全补偿放大器具有更小的补偿电容，导致更高的增益带宽和压摆率，从而提供更快的响应速度。这种设计通常用于需要高速处理的场合，如数据采集系统或高速信号调理电路。但代价是更高的功耗，并且在单位增益时的稳定性较差。非完全补偿放大器的增益带宽积可以是UGS的几倍，例如文中的例子为5倍，压摆率也更高。然而，由于存在额外的高频极点，当增益接近单位增益时，相位裕量可能非常小，可能导致电路不稳定。 图2展示了非完全补偿放大器在实际应用中可能遇到的问题。例如，图2a中的错误在于反馈电容在高频段引起响应曲线的不平坦，可能导致稳定性问题。图2b的并联反馈滤波器牺牲了低频增益以实现平坦响应，而图2c的积分器设计也可能引发稳定性问题。 随着技术的进步，现代的UGS运放能够在保持低功耗的同时，提供接近甚至超越非完全补偿放大器的速度性能。例如，OPA228、OPA637、OPA345和LMP7717等型号都是UGS版本的高性能运放，它们分别针对不同的应用需求，如精密测量、高速响应或宽频带操作。 在选择运算放大器时，设计者需要根据具体应用的性能需求、功耗限制以及稳定性要求来权衡。对于那些需要高速和高精度同时兼备的系统，非完全补偿放大器可能是更好的选择，而对稳定性有严格要求或功耗敏感的系统，UGS则更具优势。设计者应深入理解这两种放大器的工作原理和潜在问题，必要时可以在专业论坛上寻求帮助，以确保选择最适合的运算放大器。