131213第09章 运算放大器课件.ppt

转换速率SR（Slew Rate） V0 简单 运放的小信号工作 对于小的阶跃响应(M1、M2均未截止)，运放表现出斜率正比与输入阶跃幅度的线性斜坡。 运放中的转换 对于大的阶跃响应，运放表现出具有不变斜率的线性斜坡。 低到高变化时的转换 SR = V/S = I/C 假定R1+R2很大 高到低变化时的转换 套筒式运放中的转换 折叠式运放中的转换（1） 若IP?ISS，转换速率与IP无关 折叠式运放中的转换（2） 由于转换后过驱动恢复造成的长稳定过程 若ISS ?IP，VX会降到一个低值，M1和ISS会进入线性，电路要重新稳定，必须要经历一个较长的摆幅，因此会减慢运放的稳定过程。 限制X点和Y点摆幅的箝位电路 | VX -VY |? VTN 时, M11、 M12截至。 平衡态时VX(Y)?VVDD-VTN , M11、 M12截至。 本章基本要求 掌握套筒式运放与折叠式运放的基本结构和性能之间的差异。 掌握共模反馈的概念和运放在什么情况下需要共模反馈电路。 理解增益提高运放的原理及实现方法。 掌握不同运放结构在增益、带宽、速度、功耗方面的特点。 理解运放的转换、PSRR的意义。 * * * * * * 三层叠共源共栅套筒式运放 该结构虽然可获得高增益，但摆幅受限严重，实践中较少采用； 同时节点增多，由此产生的极点也比两层叠的共源共栅运放多，带宽也要窄一些。 套筒式与折叠式运放的比较分析 折叠式运放比套筒式运放运用更为广泛。折叠式运放与套筒式运放相比优点： 输出摆幅相对较大(比套筒式运放少折叠一个MOS管)，这是以较大功耗、较小的增益、较小的带宽和较大的噪声获得的。 可以直接接成跟随器形式(折叠式常用于单级运放，两极运放中，第一级还是常用套筒式运放) ，而套筒式运放不能接成跟随器形式(仅用作跟随器时，利用自动升压技术可以解决这一问题)。 但不论那种结构，双端输出比单端输出带宽更宽(没有“镜像极点”)。 第9章 运算放大器 9.1 基本概念 9.2 单级运放 9.3 两级运放 9.4 增益的提高 9.5 共模反馈 9.6 转换速率 两极运放 单级放大器的增益一般最大可做到70dB左右(在L较小时这个值很难达到)，要获得更高增益时需两极或两极以上(对于小L值、低电源电压情况)放大才能得到。 在两极运放中，第一极通常用来获得高增益，第二级用来获得大输出摆幅。 这样做的目的一是解决了高增益与输出摆幅的矛盾，另一方面也容易满足运放稳定性要求，同时可以减小运放的等效失调电压。 双端输出的两极运放 1. 增益为多少？ 2. 哪一个节点是第一主极点？第二主极点呢？ 3. 输出摆幅＝？ 4. CMR如何？ 共模输入电压 采用共源共栅的两级运放，第二级为？放大器 单端输出的两极运放 与前面双端输出运放有那些区别(增益和带宽)？ 还需要共模反馈电路吗？共模输入电压(CMR)范围如何？ 可以接成跟随器连接方式吗？ 带自升压电路的单端输出两极运放 单端输出的两极运放 第9章 运算放大器 9.1 基本概念 9.2 单级运放 9.3 两级运放 9.4 增益的提高 9.5 共模反馈 9.6 转换速率 利用负反馈提高小信号输出电阻 一级运放：增益有限 两级运放：速度限制 为了增大增益，可以使输出阻抗增加而不增加更多的共源共栅结构 以强制Vx等于Vb的放大器来驱动M2的栅极 等效成源极反馈电阻 在ro1两端产生的小信号电压正比于输出电流，因此可以从Vb减去这个电压，使得可以将M2被放在电流电压反馈中，从而提高了阻抗 增益提高运放的原理 注意：M3、I1构成的辅助放大器减小了输出电压摆幅。没有时Vout,min= Von2 + Von1, 有时Vout,min= Von2 + VGS3 调节型共源共栅（1973年） Vb置为0，可简化为： 增益提高的差动共源共栅级运放的实现 对差动共源共栅来说，两边共用一个辅助负反馈放大器 差分增益提高运放（1） 摆幅的变化： NMOS差动对M5、M6、ISS2的引入限制了输出电压摆幅。大约比以前减小了一个阈值电压VTHN。 Vd3min=Von3+VGS5+VIss2 差分增益提高运放（2） Vout,min与辅助放大器无关! Vd3min=Von3+Von1+VonIss1 可以通过采用PMOS差动对的折叠式共源共栅极来增大摆幅 各种不同运放的性能比较 增益 摆幅 速度 功耗 噪声 套筒式共源共栅 中 中 高 低 低 折叠式共源共栅 中 中 高 中 中 两极运放 高 高 低 中 低 增益提高运放 高 中 中 高 中 第9章 运算放大器 9.1 基本概念 9.2 单级运放 9.3 两级运放 9.4 增益的提高 9.5 共模反馈 9.6 转换速率 共模反馈（ CMFB ）的概念（1）