输入级|偏置电路|中间级 输出级 15V) R Ru 11 R 零 (-15v (1)A高;(2Ra大;(3低;(4)V1Dw,VoM大 特 点5过流保护;(正半周;负半周)(6)动态范围大 (7)内部有CC(相位补偿);(8)调零端①、⑤ 第五章 54MOS集成运放 541 MOS OPA的特点 1.电路结构简单、形式多样(VLSI中) 2.失调电压大(输入级增益低,系统失调不能忽略 3.相位补偿问题 4.输入电阻高,集成度高,电源适用范围宽 5.电源电压抑制比 2
1 1 清华大学电子工程系李冬梅 (1)AV高； 3 5 2 7 6 4 1 调零 T1 T2 T3 T4 T7 T5 T6 T8 T9 T10 T11 T12 T13 T14 T15 T16 T17 T18 T19 T24 T20 T21 T22 T23 R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8 R9 R10 CC (+) (-) I0 IR (+15V) 输 出 VCC -VEE (-15V) A B 输入级 偏置电路 中间级 输出级 特 点 特 点 (2)Rid大； (3)fH低； (4)VIDM, VICM大 (5)过流保护；（正半周；负半周） (6)动态范围大 (7)内部有CC（相位补偿）； (8)调零端① 、⑤ 2 清华大学电子工程系李冬梅 5.4.1 MOS OPA的特点 1．电路结构简单、形式多样 （VLSI中） 2．失调电压大 (输入级增益低，系统失调不能忽略） 3．相位补偿问题 4．输入电阻高，集成度高，电源适用范围宽 5．电源电压抑制比 第五章 5.4 MOS 集成运放
第五章54-541MOS运放的特点 MOS集成运放的相位补偿 正值零点 C jw /w △ △p与极点同方向 P 正值零点使附加相移增加,相位裕度减小,不稳定性增加!」 Cngm低,w与W以Wn2距离小,影响不能忽略 g 五章54541MOS运放的特点 MOS集成运放的相位补偿(续) 正值零点产生原因:Cc直通效应 消除正值零点的办法 (1)增加单位增益级(消除直通电流) (2)增加电阻R(消零点电阻) (/8m2-R)o 正零点个 8m? →消零点 R 负零点 2
2 3 清华大学电子工程系李冬梅 ( ) ( )( ) 1 2 1 / 1 / 1 / ( ) p p z jw w jw w K jw w A jw + + − = p p z A w w tg w w tg w w tg 1 2 1 1 −1 − − −⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ ∆ϕ = − + 正值零点 正值零点 ∆ϕ∆ϕ与极点同方向 与极点同方向 正值零点使附加相移增加，相位裕度减小，不稳定性增加！ c m z C g w 2 = Cc gm2低，wz与wp1、wp2距离小，影响不能忽略 第五章- 5.4 –5.4.1 MOS运放的特点 MOS 集成运放的相位补偿 4 清华大学电子工程系李冬梅 第五章- 5.4 –5.4.1 MOS运放的特点 z 正值零点产生原因： Cc直通效应 z 消除正值零点的办法 （1）增加单位增益级（消除直通电流） （2）增加电阻R（消零点电阻） 1 vO vI I' CC vo vI I' CC R ( ) m c z g R C w − = 2 1/ 1 c m z C g w 2 = 2 1 gm R < 2 1 gm R = 2 1 m g R > 负零点 消零点 正零点↑ MOS 集成运放的相位补偿（续）
第五章-54542CMOS运放 54.2CMOS运放 1.基本CMOS运放 Ts 5 算五章54CMOS集成运放 542CMOS运放(续) 2. Cascode运放 Ts 优点:高增益 A,∝gmN(gmNN)/(mph) n 缺点:动态范围小 T 又名: telescopic cascode
3 5 清华大学电子工程系李冬梅 1．基本CMOS运放 T12 T13 T3 T4 T1 T2 T5 T7 T9 T T8 10 T11 T6 CC vi1 vi2 VDD vO -VSS 第五章- 5.4 -5.4.2 CMOS运放 5.4.2 CMOS 运放 6 清华大学电子工程系李冬梅 2．Cascode 运放 第五章- 5.4 CMOS集成运放 T5 T7 T3 T4 T1 T2 ISS T8 T6 Vout vN vP VDD -VSS vb vb 优点: 高增益 [( )//( )] 2 2 v mN mN dsN mP dsP A ∝ g g r g r 缺点: 动态范围小 又名: telescopic cascode 5.4.2 CMOS 运放（续）
算五章54CMOS集成运放 542CMOS运放(续) 3. Folded cascode运放 原理: T TI 台h 第五章运放及其应用 55互导运算放大器 电压运算放大器(VOA) ■互导运算放大器(OTA)一一压控电流源 HT3 T, 4 K TI 实现电压放大时 T8 不需外加反馈
4 7 清华大学电子工程系李冬梅 3．Folded Cascode 运放 第五章- 5.4 CMOS集成运放 原理: T5 T7 T3 T4 T1 T2 ISS T8 T6 Vout vb4 vb4 VDD -VSS vb1 vb1 vb2 vb3 vin T1 T2 I1 Vout vin VDD -VSS vb I2 T1 T2 I1 Vout vin VDD -VSS vb 5.4.2 CMOS 运放（续） 8 清华大学电子工程系李冬梅 5.5 互导运算放大器 第五章 运放及其应用 电压运算放大器（VOA） 互导运算放大器（OTA）－－压控电流源 T5 T7 T3 T4 T1 T2 IB T8 T6 iO vN vP VDD -VSS 1 : 1 K : 1 1 : K gm = Kg m1 实现电压放大时 不需外加反馈 实现电压放大时 不需外加反馈
第五章 56OPA的应用分类及三种输入方式 5.6.1OPA的应用分类 1.线性应用 条件:Vm小;线性区 正向饱和区 方法:深度负反馈! 特点:(1)vm=0,vp=v;“虚短 2)i≈≈0,“虚断 2.非线性应用 负向饱和区 条件:|1D足够大;限幅区 方法:开环!(电压比较器 线性区 正反馈(指运放本身的工作状态,而 不是电路v与v之间的关系) 第五章56运放应用分类及三种输入方式 562OPA的三种输入方式 反相输入 )电压并联负反馈 (2)·v P=v≈0 R R i=i≈0∴1 v R (3)特点 RR R v=0,虚地 R Rit =r R vp=叭=0,vc=0(共模信号为0) (4)直流电阻平衡 5
5 9 清华大学电子工程系李冬梅 5.6.1 OPA的应用分类 1．线性应用 条件：vID小；线性区 方法：深度负反馈！ 特点:（1）vID = 0，vP = vN; “虚短” （2） iP≈ iN≈ 0, “虚断” 2. 非线性应用 条件：|vID|足够大；限幅区 方法：开环！（电压比较器） 正反馈（指运放本身的工作状态，而 不是电路vi 与vo之间的关系） 第五章 5.6 OPA的应用分类及三种输入方式 v0 v0H 0 vP－vN v0L 线性区 正向饱和区 负向饱和区 10 清华大学电子工程系李冬梅 i I N Rif ' Rif P R' R1 RF - + vO vI i 5.6.2 OPA的三种输入方式 f 1．反相输入 （3） 特点 z vN = 0，虚地 z Rifˊ= R1 Rof→ 0 z vP = vN = 0, vIC = 0 (共模信号为0) （4）直流电阻平衡 - + RN RP IP IN = ≈ 0 P N Qv v 1 1 R v i I ∴ = F O f R v i − = = ≈ 0 P N Qi i f ∴i = i 1 F I O R v R v − = 1 I F O v R R v 1 = − R1 R A F vf = − （1）电压并联负反馈 （2） 第五章- 5.6 运放应用分类及三种输入方式