纪客老白每日答疑白纪龙老师每日8点起更新一题目，欢迎各位关注！

Posted 2020-12-17

学生提问：（1）在用多级运放放大微小信号时，比如1uV，放大倍数怎么来分配？
（2）信号链中是先放大还是先滤波？提供解决思路或者有案例讲解最好，谢谢老师！
白老师答：(1)首先这是一个非常好的问题，很多电子工程人员在刚刚学会运放电路设计的时候恨不得使尽浑身解数，将自己学到手的关于运放的十八般武艺全部搬上去，但是这样做的时候往往就会出现很多问题，尤其是多级运放级联的时候就会诸如振荡，带宽不够等等问题。
(2)然后我们针对于这位同学的问题进一步的分析，多级运放级联的时候，有两个参数非常重要，一个是单位增益带宽Gain-bandwidth,UGBW:指的是在运放开环增益/频率图中，开环增益下降到 1 Unity时的频率；另外一个参数是增益带宽积（Gain Bandwidth Product， GBP 或者 GBW:指的是开环增益与该指定频率的乘积。在这两个重要参数里面，最重要的参数是GBP。

(3)GBP为常数，即GainBandwidth = constant，可见增益和带宽成相反的趋势，即增益越大，则其对应的带宽就越小；增益越小，则对应的带宽越大。当增益=1=0dB的时候，此时的带宽最大，即我们另外一个参数UGBW。
(4)从上面的角度分析，我们在进行运放级联的设计过程中，我们要兼顾带宽和增益，一 般我们要优先考虑带宽，我们要确保整个信号链路上其带宽是足够的，但是针对于微小信号我们又需要一个非常大的增益，那么这个时候怎么办，这个时候我们一是采取多级级联的方式来进行大增益的放大，比如说3级，则3极运放其总增益=G1G2G3,假如说我们G1=G2=G3,则G1G2*G3=1000，这样的一个增益其实已经非常大了，与此同时，由于增益为10，则其带宽也会比较大，所以在这种情况下，我们的增益和带宽都到了满足。
(5)我们这边有一个工程经验可以给大家共享：我们在进行运放级联设计的时候，我们优先考虑带宽，一般情况下每级运放其增益≤10，这样我们就可以实现既兼顾带宽，又考虑增益。
(6)但是如果级联的运放比较多的话还会产生另外一个问题，有可能会产生振荡，所以在整个级联的过程中我们还需要做好相位补偿。
(7)针对于信号链是先放大还是先滤波的问题，这也是一个非常好的非常典型的问题。其实我们可以倒着思考，如果我们是先滤波后放大，那么由于滤波电路距离你ADC比较远，那么噪声很有可能会在滤波电路和ADC之间再次耦合进去，如此其滤波电路就失去了意义，所以我们信号链中一般都是先放大，先做各种各样的信号调理，最后才进行滤波。