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引言
运算放大器的高速性能主要靠两个重要的参数来衡量,即大信号响应时间和小信号响应时间。大信号响应时间由摆率决定,小信号响应则由建立时间或单位增益带宽来决定。提高运放速度的方法有多种多样[1][2][3],折叠式运算放大器有功耗较大,折叠点处寄生电容高等缺点[1];采用套筒式运放结构,如果采用二阶结构,则会造成较大的功耗,采用一阶结构则会限制差分输出摆幅[2];反馈结构放大器也存在问题,一是匹配问题不易实现,二是电路的输出跨导受输出信号的影响较大[3]。
本文介绍的典型基本二级运算放大器具有结构简单、在密勒电容的调节下工作稳定、有较大的开环增益等特点,但是其单位增益带宽较小,所以通过对基本二级CMOS运放结构增加调零电阻,在不改变其他参数的情况下通过抵消二级极点扩展单位增益带宽。调零电阻偏差分析对实现运算放大器频率特性具有十分重要的意义,通过讨论,本文提出了对调零电阻偏差影响的分析方法。
二级运算放大器调零电路结构设计技术
基本二级CMOS运放结构如图1所示,图1中的M1和M2管决定了运放的单位增益带宽(GB),M3和M4决定了运放的最大共模输入电压,M5管决定了运放的最小输入共模电压,M6和M7管则决定了运放的最大和最小输出电压。密勒电容Cc为了使运放有较好的相位裕度,防止电路自激。Cc和偏置电流决定了运放的摆率(即)。根据电路的小信号等效电路(图2)可以列出电路的传输函数(公式(1)),零极点(公式(2))。电路的GB值和相位裕度ΦM公式如公式(3)。
(1)



表1 二级运算放大器电路MOS管宽长比

表2 电路结构零极点仿真结果
 (2)式中 
(3)

[1]
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