西安交通大学研究生课程XIAN JIAOTONG UNIVERSITYCMOS模拟系统设计第4章开关电容电路微电子学院张鸿hongzhang@xjtu.edu.cn
研究生课程 CMOS模拟系统设计 第4章 开关电容电路 微电子学院 张 鸿 hongzhang@xjtu.edu.cn
主要内容概述1采样开关及其非理想特性■开关电容放大器1开关电容积分器西安文道大学Lec.#4.开关电容电路NISTNJAOTON2/68Lab of Mixed-Signal Systems
Lab of Mixed-Signal Systems 2 /68 Lec. #4. 开关电容电路 主要内容 概述 采样开关及其非理想特性 开关电容放大器 开关电容积分器
OTA在电阻型反馈网络中的面临的问题OTA输出电阻R。ut太高，使反馈网络的环路增益降低R2R2WR1R1VinoVinoWoVoutAWoVout+Rout:-AvVxVx告吉VoutVinVoutVinV+I=VoulAVirRout1R +RRi+R2RI +R2RourA,R2VoutR2R2RoutVinR1Loopgain1++A,+RiR1RRLoopgainR,R+RVVo200R2R, +R,+RRonR1R 1+AR 1+ARR, +R+Rou +A,RR, +R,R + R, +Rou西安文通大学Lec.#4.开关电容电路3/68LabofMixed-SignalSystems
Lab of Mixed-Signal Systems 3 /68 Lec. #4. 开关电容电路 OTA在电阻型反馈网络中的面临的问题 OTA输出电阻Rout太高，使反馈网络的环路增益降低 1 2 1 out in v in out V V A RV V R R 1 2 21 1 1 2 1 1 v out in v R A V R R R V R R A R R 1 2 2 1 1 21 1 1 2 1 + + + 1 + v out out out in out v v out R A V R RR R R V R R R R AR R A R RR Loop gain Loop gain
OTA+电容反馈电容直流电阻为0，，可以用于OTA实现反馈C2C2Rout较大+=0RoutHC1C1XVin o-VinoHHoVoutoVout+Rout-AVxVxIBOpC.CVCs+outiNoCA,βop(C,/C2)+CA.βC21+AVC, 1+ A,β+CS1+A.Bo,V.A.βC1outV.mC, 1+ A,βsC,决定零点(右半平面)VCABA/(R.C)out电容反馈不影响低频增益Vin1+A.BsC,决定极点频率仅引入高频的零极点A./(RC)西安文通大学Lec.#4.开关电容电路4/68Labof Mixed-SignalSystems
Lab of Mixed-Signal Systems 4 /68 Lec. #4. 开关电容电路 OTA + 电容反馈 电容直流电阻为∞，可以用于OTA实现反馈 2 1 21 2 2 2 1 1 v out in v C A V C CC V C C A C C 1 1 2 2 1 ( ) 1 1 out v v P in v v P s V A C A CC V CA s A 1 2 1 out v in v V A C V CA 1 2 1 2 1 P out C C R C C 1 2 2 1 1 ( ) 1 1 ( ) out v v out in v v out s V A C A RC V CA s A RC β C2决定零点(右半平面) C1决定极点频率 电容反馈不影响低频增益 仅引入高频的零极点 Rout = 0 Rout 较大
如何确定OTA的直流工作点？电容反馈有明显的优点，需要确定运放工作点RA没有直流通路加入反馈电阻C2C2确定直流C1C1XVinoVinooVoutoVout1适用于高频信号的放大VinRFVoutC25(S)~7VinCisRF+VoutC2sRrCistRrC2s+1阶跃响应高通截止频率为1/(RC2)（受限于RC时间常数）西安文通大学Lec.#4.开关电容电路NIVELJAOTONC5/68Lab of Mixed-Signal Systems
Lab of Mixed-Signal Systems 5 /68 Lec. #4. 开关电容电路 如何确定OTA的直流工作点? 电容反馈有明显的优点，需要确定运放工作点 没有直流通路 加入反馈电阻 确定直流 高通截止频率为1/(RFC2) 适用于高频信号的放大 阶跃响应 （受限于RC时间常数）