运放中的增益、带宽、增益带宽积、单位增益带宽、-3dB带宽、开环增益、闭环增益、反馈系数、环路增益等概念辨析

2024-04-15 08:22:34

增益

简而言之就是放大倍数，一个系统的输出信号与输入信号的幅值比例。
如果用分贝数来表示：分贝数dB = 20 lg ( Vout / Vin )
例如40dB时，幅值之比为100倍。-3dB时，幅值之比为0.707倍。-6dB时，幅值之比为0.5倍。

【补】用分贝来表示功率之比时计算式不同：
分贝数dB = 10 lg ( Pout / Pin )
例如40dB时，幅值之比为10000倍。-3dB时，功率之比为0.5倍。-6dB时，功率之比为0.25倍。
【补】相位噪声定义为噪声功率密度与载波功率之比的分贝数，也是10倍的表达式。-3dB为半功率点。

带宽

带宽指一般指闭环系统的输出信号功率降为输入信号一半时的频率，也叫-3dB带宽。

增益带宽积GBW

增益带宽积值一般指-3dB带宽乘上低频增益。如果是单极点系统，在信号幅值会在带外以-20dB/dec的速度下降。即频率升高10倍，增益就下降10倍。所以在这个斜率上的增益带宽乘积是不变的，我们把这个乘积定义为增益带宽积 GBW或GBP。

单位增益带宽UGB

单位增益带宽指的是当系统增益下降为1倍或0dB时的频率。单极点系统的GBW = UGB，多极点系统中，如果非主极点出现在GBW内，那么UGB < GBW。

负反馈系统中一些概念

开环增益：去掉反馈回路的前向通路的增益
闭环增益：考虑反馈回路的整个系统的增益
环路增益：开环增益 * 反馈系数β（0<β≤1，β=1时环路增益=开环增益，判定PM的频率最高，系统稳定性最差）
【补】环路增益的UGB = 闭环系统的-3db带宽（深度负反馈时）

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