浅谈可以量化放大器电路性能的简便方法

设计放大器电路可能很困难，因为要考虑许多重要参数。从无源值到晶体管的材料参数，一切都会决定放大器的可用增益和带宽。虽然您可以根据第一原理来计算最大增益和带宽之类的东西，但还有一些更简便的方法可以量化放大器电路的性能。

设计交流放大器时，一个重要的参数是单位增益带宽，它与增益带宽乘积有关。这个重要参数很好地总结了放大器的交流性能，同时考虑了增益和带宽之间的反比关系。如果您正在设计放大器电路，并且正在执行电路仿真，则可以使用正确的一组电路分析工具从结果中提取单位增益带宽。

放大器的单位增益带宽仅是开环增益等于1的输入信号的频率。请注意，当放大器中不存在任何分量时，开环增益是放大器的测得最大增益。反馈回路。理想放大器的理论开环增益是无限的，但实际开环增益值在DC时约为100，000以上。

单位增益带宽的定义意味着开环增益是频率的函数。对于特定频率下的给定差分输入，输出电压（即开环增益）也将是某个函数频率。换句话说，在某个频率f，我们有一个特定的开环增益。

在某些时候，当我们增加差分输入端的频率时，开环增益将下降至1。该频率称为单位增益带宽。请注意，此定义假设我们正在使用带宽的标准定义，它带有其自身的细微差别。

需要将用于AC应用的放大器（例如RF放大器）设计为适应特定范围的信号，该范围通常称为电路带宽。一开始，“带宽”一词可能会有些混乱，特别是对于非工程师而言。本质上，组件的带宽是指组件必须工作的频率范围。就信号而言，带宽是指信号所占的整个频谱范围。对于由离散谐波组成的信号（例如，数字信号），带宽可以是无限的，因此我们必须在某个极限频率处切断带宽。放大器也是如此。放大器可以接受任何频率，但是当频率接近无穷大时，其增益将接近零。

在上述单位增益带宽的定义中，我们假设放大器的带宽从DC扩展到无穷大。因此，我们将放大器的带宽定义为从DC扩展到单位增益带宽频率。这仅在特定的频率范围内是正确的，在描述放大器的交流特性时必须明确指出。其他信号，例如调制模拟信号，可能具有更复杂的频率内容。放大器设计的目标是：

最大化放大器的带宽，使其可以接受较宽的频率范围。

确保单位增益带宽远大于信号带宽，以提供所需的增益。

导致单位增益带宽增加的因素很多：

放大器传递函数中的极数。

反馈回路或输入连接中的任何无功组件。

寄生效应，例如输入端的焊盘电容和键合线电感。

放大器中使用的任何半导体电路元件的结构。

对于上面的前两点，可以通过将无功分量滤波器放置在反馈环路和输入中（它们将充当滤波器）来修改放大器的实际带宽。例如，在输入端放置一个高通滤波器会使带宽的下沿从直流移到更高的频率。

上面关于寄生虫的后两点等效于前两点。PCB布局或组件封装中的寄生虫只会给电路的传递函数增加一些反应性。直到我们达到很高的频率（mmWave）时，这些影响才变得明显，但是随着更多设备开始在此范围内正常运行，这些影响将变得越来越重要。半导体元件的结构也可以说是相同的，它们具有自己的寄生效应（例如MOSFET中的栅极电容）。
编辑：hfy