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CMOS軌到軌放大器電路

發布時間：2020-08-07 責任編輯：lina

【導讀】從數十年前被發明以來，MOS 晶體管的尺寸已經被大大縮小。門氧化層厚度、通tong道dao長chang度du和he寬kuan度du的de降jiang低di，推tui動dong了le整zheng體ti電dian路lu尺chi寸cun和he功gong耗hao的de大da大da減jian少shao。由you於yu門men氧yang化hua物wu厚hou度du的de減jian小xiao，最zui大da可ke容rong許xu電dian源yuan電dian壓ya降jiang低di，而er通tong道dao長chang度du和he寬kuan度du的de縮suo減jian則ze縮suo小xiao了le產chan品pin的de外wai形xing並bing加jia快kuai了le其qi速su度du性xing能neng。

從數十年前被發明以來，MOS 晶體管的尺寸已經被大大縮小。門氧化層厚度、通tong道dao長chang度du和he寬kuan度du的de降jiang低di，推tui動dong了le整zheng體ti電dian路lu尺chi寸cun和he功gong耗hao的de大da大da減jian少shao。由you於yu門men氧yang化hua物wu厚hou度du的de減jian小xiao，最zui大da可ke容rong許xu電dian源yuan電dian壓ya降jiang低di，而er通tong道dao長chang度du和he寬kuan度du的de縮suo減jian則ze縮suo小xiao了le產chan品pin的de外wai形xing並bing加jia快kuai了le其qi速su度du性xing能neng。這些改進推動了高頻率 CMOS 軌到軌輸入 / 輸shu出chu放fang大da器qi的de性xing能neng發fa展zhan，以yi滿man足zu當dang今jin係xi統tong設she計ji者zhe對dui於yu某mou種zhong新xin型xing模mo擬ni電dian路lu日ri益yi增zeng加jia的de需xu求qiu，這zhe種zhong電dian路lu必bi須xu能neng夠gou以yi和he數shu字zi電dian路lu同tong樣yang低di的de電dian源yuan電dian壓ya進jin行xing工gong作zuo。

本應用筆記解答了有關最新一代 CMOS guidaoguifangdaqideyixiedutewenti。wenzhangyikaishidazhitaolunbingjiangshulechuantongdianyafankuihedianliufankuifangdaqidianludetuopu，yijidaozhifankuifangdaqizhendangdezuichangjianyuanyin。weilefangbianfenxihetaolun，womenjiang CMOS 軌到軌放大器電路分成 4 大塊：輸入、中間增益、輸出和反饋網絡階段。文中將展示每個階段受頻率影響的增益和相位移，隨後展示並討論一個包含了所有 4 大基本電路區塊的完整係統仿真。而第二部分則將展示並討論三種用於解決放大器振蕩問題的使用方案的機製、各方麵的折衷和優勢。

電壓反饋放大器

圖 1 展示了一個 EL5157 的簡化方案－這是一款非常流行的高帶寬電壓反饋放大器。這一方案采用一個經典的差分輸入階來驅動折疊的 Cascode dierjie，youdierjiezaigaozukangzengyijiedianshangjiangshurujiedechafendianyazhuanhuanchengyigedianliu，gaidianliusuizhefangdaqidegaodianyazengyiershixian。congbenzhishanglaijiang，zaigaozukangjiedianshangbianchengyigeshuchuxinhaodedierjiedianliuyuanshuchuzukanghuizengjiarenhezaixinhaotongdaojingtiguanneichanshengdedianliuchaju。shuchujieshiyigetuiwanshi AB 級緩衝器，將高電壓增益緩衝成放大器的單端輸出。

CMOS軌到軌放大器電路

圖 1：電壓反饋放大器

輸出感應

感應器是一種阻抗受頻率影響的電子元器件：低頻率時其阻抗較低，高頻率時阻抗則升高。“理想的”運算放大器輸出阻抗是零，但在實際中放大器的輸出阻抗是感應式的，就像感應器一樣會隨著頻率的增加而增加。圖 2 展示了 EL5157 的(de)輸(shu)出(chu)阻(zu)抗(kang)。利(li)用(yong)運(yun)算(suan)放(fang)大(da)器(qi)的(de)應(ying)用(yong)中(zhong)所(suo)經(jing)常(chang)遇(yu)到(dao)的(de)一(yi)個(ge)挑(tiao)戰(zhan)，就(jiu)是(shi)驅(qu)動(dong)一(yi)個(ge)電(dian)容(rong)性(xing)負(fu)載(zai)。之(zhi)所(suo)以(yi)具(ju)有(you)挑(tiao)戰(zhan)性(xing)，是(shi)因(yin)為(wei)運(yun)算(suan)放(fang)大(da)器(qi)的(de)感(gan)應(ying)輸(shu)出(chu)會(hui)與(yu)電(dian)容(rong)性(xing)負(fu)載(zai)聯(lian)合(he)生(sheng)成(cheng)一(yi)個(ge) LC 諧xie振zhen回hui路lu拓tuo撲pu，而er在zai這zhe個ge拓tuo撲pu中zhong電dian容rong性xing負fu載zai會hui與yu感gan應ying式shi驅qu動dong阻zu抗kang一yi起qi，當dang反fan饋kui圍wei繞rao回hui路lu關guan閉bi時shi造zao成cheng額e外wai的de相xiang位wei滯zhi後hou。相xiang位wei餘yu度du的de縮suo小xiao有you可ke能neng導dao致zhi放fang大da器qi的de振zhen蕩dang。在zai振zhen蕩dang時shi，放fang大da器qi會hui變bian得de非fei常chang熱re，甚shen至zhi可ke能neng自zi毀hui。要yao解jie決jue這zhe一yi問wen題ti，有you多duo種zhong非fei常chang著zhu名ming的de方fang案an。

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