电流反馈型运放原理分析和问题解析Word格式文档下载.docx
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从V-端口流出或流入。
关于CFB运放的输入级以后会专门拿出一小节来分析，且耐心等待。
这里只要理解为电流反馈运放的输入级是一个从V+至V-的跟随器就好了。
（a）VFB运放输入级
（b）CFB运放输入级
误差电流通过镜像到第二级的增益阻抗Z（s）上形成电压。
注
意，CFB运放的第二级不是电压增益G，而是互阻增益Z（s）。
这是因为运放的输出是电压，而误差信号是个电流，只有通过互阻抗来实现I—V变换。
Rg和Rf是用于设定增益的反馈网络电阻。
与VFB运放很相似，很好理解。
上一小节从CFB运放的原理框图解释了CFB的内部原理。
这一小
节我们就来用简单的数学公式推导一下CFB运放的传递函数,从而揭示为什么CFB运放为什么需要固定反馈电阻的值。
还是看着下面的图，请拿出笔来纸来，如果想真正搞明白电流反馈
运放的传递函数公式，明白的像电压反馈运放那样的话，一定拿
出笔来，一步一步的推导。
（1）对V-输入端建立KCL万程，可得下式，这一步很容易理解。
对方程进行整以，乘以Rf,并移相把V-移到右边，得到方程式1:
+Vo=\r（1+Rf/R）
（方程式1）
⑵又由于V+输入端到V-输入端是一个增益为…，输出阻抗为Ri
的跟随电路。
可以得到V-输入端的电压值:
V二a（S）V+
（方程式2）
⑶又由于运放的输出电压等于，误差电流Ierr乘以第二级的互阻抗:
占Z（s）二V。
这样我们得到下面的误差电流的表达式：
.=Vo
也Z⑸（方程式3）
（4）将方程式2和方程式3代入方程式1得到下式:
Z（s）
*Vo=（a（s）V+
（5）对上式进行整理得出VO/V+,即电流反馈CFB运放的闭环增益:
到了上面的这一步，推导成功了一大半了。
请再耐心的分析一下,
我们用CFB理想模型来简化上式：
其中—'
，Ri=O
则上式就可以简写为：
Rf
1+鱼V。
一％_V+—1+匹—
十Z⑸
F=^
其中为外部电组网络构成的电压反馈系数。
之所以
这样写是方便与电压反馈型运放进行对比。
到这里，我们可以放下笔，仔细端详一下这个公式，并联想一下VFB运放的传递函数，还没看出门道，那就再看看。
要知后事如何，请听下回分解。
.这一小节我们将回顾电压反馈型运放的传递函数的特性，并与电流反馈CFB运放的传递函数与相对比。
最后阐述VFB运放存在增益带宽积GBW的根本原因。
且向下看：
我们先回顾一下电压反馈型运放的传递函数，也就是闭环增益:
1
Ap
Gain==厂
1+AF1丄1
1+丽
其中第二步到第二步的变化就是将分子分母同进除以AF,（AF也称
之为放大电路的环路增益）。
我们将VFB运放的闭环增益方程与
CFB运放的闭环增益方程放在一起进行对比,
VFB:
Gain=
l+AF
CFB:
「府喘
仔细端详上面的式子，分子上都一样，不同的是分母上的部分。
我
们把VFB的分母中的AF称之为环路增益，也是我们管他们叫这个，而是他们本来就是环路增益。
因此CFB运放的Z（s）/Rf，也
就是CFB运放的环路增益loopGain。
下面我们就仔细分析一下运放的环路增益，并揭示VFB运放的增益
带宽积的本质。
记得在大学学模电时，学到VFB闭环增益时，
会这样讲，AF相对于1是一个很大的值。
因此1/AF的近似为0，则增益就近似等于1/F。
也就是外部电阻设定的增益值。
但上面忽略了一个问题，就是运放的开环增益会随着频率的升高而降
低，如下图：
ISO
1U
<
«
OPA333
OPEM-LQQPGAINv*FREQUENCY
10100愴1»
1O»
匚mid
因此随着频率的增加开环增益总能下降到与反馈系数1/F的倒数相
同的时候。
此时的AF=1，并且对于不同的反向系数F（也就是不同的闭环设定增益），使AF=1的频率也不同。
此时的闭环增益如下式，看上去，增益下降为设定增益的1/F二分之一了。
这
一个点就是放大电路的闭环带宽。
本质由运放的开环增益随频率上升而下降所决定的。
A
1+AF一
F
丄十AF
F11
上—*_
1+1一2F
•这一小节我们将深入分析CFB运放的传递函数，并从环路增益
出发，阐述CFB运放的带宽与反馈系数F无关。
对于CFB运放的环路增益为Z（s）/Rf，如果我们假设Z（s）在任何频率都是恒定的。
只要选定Rf，则CFB运放的环路增益也会是恒定的，如下式：
1+黑
J
-%一
■
.F_c
v+"
■1_Rf'
■,（Rf一
4-T
1十Z⑸
*loopGain
当然Z（s）也不可能是完全恒定的，它也有像VFB运放开环增益Aol的特性，如下图是电流反馈运放的互阻抗的曲线。
只是它的主极点频率偏高。
当Rf（下图的R2）选定后，环路增益的带宽也就确定了，不会随着反馈系数F的改变而改变。
n（dec）
OA-31
因此，我们现在就可以理解，为什么CFB运放的带宽不随增益而改变这一问题了。
本质原因就是，CFB运放的带宽不是由运放反馈网络的反馈系数F与开环增益Z（s）所决定。
而只是由反馈电阻Rf和开环增益阻抗所决定。
在第2小节里我们为了便于分析将负向输入端V-的电阻Ri假设成理
想的0欧。
这一假设便于分析，但并不能反应事实。
因此，现在我们再把Ri考虑进去。
刚CFB运放的环图增益就表示为：
LoopGain（LG）=
因此，前面提到的要使CFB运放的带宽恒定，需要将Rf设定为恒
定的值。
实际情况是将下式设定为常数：
—Rf+Rj（1+Rf/R#丿=Rf十Rj+^noise=constsnt
这也就解释了为什么在不同增益下，需要设置不同的Rf值，并且增
益越高，反馈电阻Rf值选取的越低。
如下图是THS3001运放在不同增益下的推荐电阻值：
Table1.RecommendedResistorValuesforOptimumFrequencyResponse
GAIN
RpforVcc=±
15V
RFforVCc=±
5V
1kQ
2,-1
680Q
750Q
2
620Q
5
5600
6200
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