工程師在設(shè)計(jì)高性能電路時(shí)，常常面臨各種挑戰(zhàn)，需要開(kāi)發(fā)出滿足多種需求的復(fù)雜系統(tǒng)。例如，一款高速、高壓運(yùn)算放大器（運(yùn)放），同時(shí)還需要具備高輸出功率、出色的直流精度、低噪聲和低失真性能。然而，市面上很少有單一運(yùn)放能夠同時(shí)滿足這些苛刻的要求。

復(fù)合放大器的解決方案

為了克服這一難題，工程師可以采用復(fù)合放大器的設(shè)計(jì)方案。復(fù)合放大器通過(guò)將兩個(gè)單獨(dú)的運(yùn)算放大器組合在一起，形成一個(gè)復(fù)合系統(tǒng)，從而將各自的優(yōu)勢(shì)特性集成于一體。這樣，與具有相同增益的單個(gè)放大器相比，復(fù)合放大器可以實(shí)現(xiàn)更高的帶寬和更好的性能。

復(fù)合放大器的結(jié)構(gòu)與原理

復(fù)合放大器由兩個(gè)單獨(dú)的運(yùn)算放大器組合而成，分別具有不同的特性。例如，放大器1可以是低噪聲精密放大器ADA4091-2，而放大器2可以是高輸出功率放大器AD8397。這種組合可以實(shí)現(xiàn)更高的帶寬和更低的噪聲。

圖1展示了復(fù)合放大器的示意圖。其配置類(lèi)似于同相放大器，具有兩個(gè)外部操作電阻R1和R2。通過(guò)調(diào)整這些電阻的比值，可以控制放大器2的增益，從而影響整個(gè)系統(tǒng)的總增益。如果R3與R4的比值發(fā)生變化，會(huì)影響放大器2的增益，但不會(huì)改變有效總增益。如果放大器2的增益降低，放大器1的增益會(huì)相應(yīng)增加。

帶寬擴(kuò)展

復(fù)合放大器的一個(gè)顯著優(yōu)勢(shì)是其更高的帶寬。假設(shè)兩個(gè)完全相同的放大器的增益帶寬積（GBWP）為100 MHz，增益G = 1，那么復(fù)合放大器的–3 dB帶寬可以提高約27%。增益越高，效果越明顯，但最高只能達(dá)到特定限值。一旦超過(guò)限值，可能會(huì)出現(xiàn)不穩(wěn)定的情況。一般來(lái)說(shuō)，在兩個(gè)放大器的增益均等分布的情況下，可以獲得最大帶寬。

直流精度和噪聲

在典型運(yùn)算放大器電路中，部分輸出會(huì)反饋到反相輸入，通過(guò)反饋路徑修正輸出誤差，提高精度。在復(fù)合放大器中，放大器2也提供單獨(dú)的反饋路徑，雖然它也在放大器1的反饋路徑中。整體配置輸出會(huì)因放大器2產(chǎn)生更大誤差，但在反饋給放大器1時(shí)，會(huì)修正這種誤差。因此，可以保持放大器1的精度。輸出失調(diào)僅與第一個(gè)放大器的輸入失調(diào)誤差成正比，與第二個(gè)放大器的失調(diào)電壓無(wú)關(guān)。

噪聲分量也通過(guò)反饋得到修正。只要第一個(gè)放大器級(jí)具備足夠帶寬，它就會(huì)修正放大器2的噪聲分量。如果放大器1的帶寬過(guò)高，或者遠(yuǎn)高于放大器2的帶寬，可能會(huì)導(dǎo)致復(fù)合放大器的輸出中出現(xiàn)額外的噪聲峰值。

實(shí)際應(yīng)用案例

圖1所示的示例電路使用了軌到軌放大器AD8397（–3 dB帶寬 = 69 MHz）和精密放大器ADA4091-2（–3 dB帶寬 = 1.2 MHz）。將兩者組合后，得到的帶寬比單個(gè)放大器（放大器1）的帶寬要高2倍以上（G = 10）。此外，將AD8397和各種精密放大器組合，還可以降低噪聲，并改善總諧波失真（THD）特性。如需AD8397和ADA4091-2產(chǎn)品規(guī)格書(shū)、樣片測(cè)試、采購(gòu)、BOM配單等需求，請(qǐng)加客服微信：13310830171。

結(jié)論

通過(guò)將兩個(gè)運(yùn)算放大器串聯(lián)在一起，可以將兩者的出色特性相結(jié)合，從而獲得使用單個(gè)運(yùn)算放大器無(wú)法實(shí)現(xiàn)的結(jié)果。例如，可以實(shí)現(xiàn)具有高輸出功率和高帶寬的高精度放大器。復(fù)合放大器的設(shè)計(jì)不僅能夠滿足多種復(fù)雜需求，還能在實(shí)際應(yīng)用中提供更高的性能和可靠性。