1 августа 2013
Предлагается формула для определения минимальной полосы пропускания усилителя в схеме с замкнутой обратной связью, обеспечивающей целостность сигнала, подаваемого на АЦП.
Итак, перед нами стоит задача подобрать подходящий усилитель для схемы с обратной связью по напряжению, которая предназначена для усиления сигнала 0..20 кГц на вход АЦП. Логично предположить, что для обеспечения наименьшего уровня шума имеет смысл использовать усилитель с наименьшей полосой пропускания. Однако выбор усилителя с наименьшей полосой не будет правильным решением по следующим двум причинам. Во-первых, в результате замкнутой обратной связи полоса пропускания сужается. Во-вторых, для схемы с АЦП важно, чтобы сигнал одинаково усиливался во всём своем частотном диапазоне.
На рис.1 показан пример того, как замкнутая обратная связь влияет на общую полосу пропускания системы.

Рис.1
Частота единичного усиления этого усилителя составляет 20МГц. Усиление с замкнутой обратной связью составляет 20дБ. В нашей схеме уже требуется усилитель с шириной полосы в 10 раз больше частоты входного сигнала. Для нашей схемы такой усилитель не подходит, т.к. на частоте 2МГц усиление уже не будет составлять 20дБ. При замкнутой обратной связи усиление в этой точке будет на 3дБ ниже, т.е. 17дБ. Как определить оптимальную полосу усилителя? Ниже представлена формула, которую можно использовать для нахождения этого параметра:
![]()
где f1 – частота полосы входного сигнала, f3db – частота -3дБ усилителя, Аcl_dc – усиление постоянного сигналя при замкнутой обратной связи, Аcl1 – требуемое усиление сигналя при замкнутой обратной связи. Если вы задаете Аcl1 равным 9,9988752 (что будет давать ошибку примернор 0,0112% в полном диапазоне частот), ширина полосы пропускания системы с замкнутой обратной связью примерно в 100 раз меньше f3db.
Таким образом, для нашего примера, если нам требуется 10-кратное усиление сигнала 20кГц для подачи на 16-битное АЦП, полоса пропускания усилителя должна быть по крайней мере в 100 раз больше входной частоты для обеспечения целостности сигнала на АЦП.

6 марта, 2017
1 апреля, 2019