CMOS模擬集成電路設計_ch9運算放大器1——性能參數(shù)

1、CMOS模擬集成電路設計模擬集成電路設計運運 算算 放放 大大 器器（一）（一）什么是運算放大器？什么是運算放大器？運放是運放是高增益的差分放大器，高增益的差分放大器，通常工作在通常工作在閉環(huán)（負反饋）閉環(huán)（負反饋）狀態(tài)。狀態(tài)。運放運放的閉環(huán)工作特性的閉環(huán)工作特性理想運放在理想運放在閉環(huán)工作時閉環(huán)工作時：“虛短虛短”和和“虛斷虛斷”反饋反饋運放的基本結(jié)構(gòu)運放的基本結(jié)構(gòu)普通兩級運放的典型電路普通兩級運放的典型電路對于容性負載對于容性負載，輸出級有時，輸出級有時可以省略可以省略普通兩級運放的典型電路普通兩級運放的典型電路對于電阻負載對于電阻負載，需要輸出級，需要輸出級其它運放結(jié)構(gòu)其它運放結(jié)構(gòu)tel

2、escopic cascode其它運放結(jié)構(gòu)其它運放結(jié)構(gòu)folded cascode其它運放結(jié)構(gòu)其它運放結(jié)構(gòu)運放的性能參數(shù)運放的性能參數(shù)下限：下限：Vin,min=Vdsat+Vth1+Vdsat1上限：上限：Vin,max=VDD-|VGS3|+Vth1上面兩個電路對運放共模電平的要求是什么？上面兩個電路對運放共模電平的要求是什么？Sometimes we need rail-to-rail!軌到軌，軌到軌，即即ICMR能達到系統(tǒng)電源的最低電壓到最高電壓能達到系統(tǒng)電源的最低電壓到最高電壓 全范圍全范圍運放的性能參數(shù)運放的性能參數(shù)失調(diào)電壓是描述運放精度的指標失調(diào)電壓是描述運放精度的指標失調(diào)會使系

3、統(tǒng)精度受到影響失調(diào)會使系統(tǒng)精度受到影響失調(diào)的原因失調(diào)的原因隨機失調(diào)隨機失調(diào)系統(tǒng)失調(diào)系統(tǒng)失調(diào)Random offset : mismatchesSystematic offset由于系統(tǒng)的（電路結(jié)構(gòu)由于系統(tǒng)的（電路結(jié)構(gòu)的）不對稱或的）不對稱或“不當不當”設計產(chǎn)生，原則上可以設計產(chǎn)生，原則上可以由系統(tǒng)設計改善。由系統(tǒng)設計改善。由于溝通效應的存在，即使由于溝通效應的存在，即使M1、M2完全匹完全匹配，輸入輸出電流大小也存在系統(tǒng)誤差配，輸入輸出電流大小也存在系統(tǒng)誤差運放的性能參數(shù)運放的性能參數(shù)運放的性能參數(shù)運放的性能參數(shù)運放的性能參數(shù)運放的性能參數(shù)運放的性能參數(shù)運放的性能參數(shù)放大器對放大器對小信號小信

4、號的響應速度用的響應速度用3dB帶寬帶寬或或單位增益帶寬單位增益帶寬來表示。來表示。7.運放的性能參數(shù)運放的性能參數(shù)運放經(jīng)常要工作在大信號下，運放對運放經(jīng)常要工作在大信號下，運放對大信號大信號的響應速度的響應速度用用擺率擺率SR來表示。來表示。 當階躍電壓幅度較小時，上升斜率與幅度成正比，輸出信號始當階躍電壓幅度較小時，上升斜率與幅度成正比，輸出信號始終遵循指數(shù)規(guī)律終遵循指數(shù)規(guī)律什么是擺率？什么是擺率？8.對于實際的運放，階躍電壓幅度較大時，上升斜率不再隨幅度增對于實際的運放，階躍電壓幅度較大時，上升斜率不再隨幅度增加而增加，而是達到一個最大恒定值，這個加而增加，而是達到一個最大恒定值，這個最大的斜率叫做擺率最大的斜率叫做擺率什么是擺率？什么是擺率？SR是對運放對大信號的最大相應速率是對運放對大信號的最大相應速率小信號時對輸出端的充電小信號時對輸出端的充電小信號時，負載小信號時，負載CL的充電電流與信號變的充電電流與信號變化的幅度成正比。化的幅度成正比。大信號時，負載大信號時，負載CL的充電電流達到最大值的充電電流達到最大值ISS，所以輸出電壓的變化率達到最大值所以輸出電壓的變化率達到最大值大信號時對輸出端的充電大信號時對輸出端的充電SR+的形成的形成SR