容性負(fù)載運(yùn)算放大器的頻率補(bǔ)償技術(shù)研究.pdf

1、運(yùn)算放大器作為線性電路中最通用和最重要的模塊電路，廣泛應(yīng)用于模擬系統(tǒng)和混合信號(hào)系統(tǒng)之中。在一些模擬電路中，如模擬濾波器，高精度ADC（analog to digital converter, ADC）,耳機(jī)驅(qū)動(dòng)和LCD（Liquid Crystal Display, LCD）驅(qū)動(dòng)要求運(yùn)算放大器具有驅(qū)動(dòng)不同容性負(fù)載的能力。單級(jí)運(yùn)算放大器能驅(qū)動(dòng)不同的容性負(fù)載，但是隨著電源電壓和CMOS工藝特征尺寸的不斷縮小，單級(jí)運(yùn)算放大器所能達(dá)到的增益已經(jīng)

2、不能滿足系統(tǒng)高精度的要求。多級(jí)運(yùn)算放大器（兩級(jí)或三級(jí)）因?yàn)槠涓咴鲆?，寬輸出擺幅等優(yōu)點(diǎn)而備受青睞。但是多級(jí)運(yùn)算放大器因存在多個(gè)低頻極點(diǎn)，需對(duì)其進(jìn)行頻率補(bǔ)償。
　　本文研究了兩級(jí)運(yùn)算放大器和三級(jí)運(yùn)算放大器的頻率補(bǔ)償技術(shù)。在分析一些已有頻率補(bǔ)償方案的基礎(chǔ)上，提出了一些頻率補(bǔ)償方案，能提升運(yùn)算放大器的性能。本文主要內(nèi)容總結(jié)如下：
　?。?）分析了兩級(jí)運(yùn)算放大器的頻率補(bǔ)償技術(shù)，提出了一種嵌入式電流放大器補(bǔ)償?shù)膬杉?jí)運(yùn)算放大器，它將電流放

3、大器嵌入第一級(jí)中，在提高直流增益的同時(shí)，使次極點(diǎn)處于更高頻率處，能提升驅(qū)動(dòng)容性負(fù)載的能力。和普通的帶電流放大器的米勒補(bǔ)償兩級(jí)運(yùn)算放大器相比無(wú)需額外的偏置電路，提高了單位增益帶寬，同時(shí)能減小失調(diào)電壓。為了進(jìn)一步減小補(bǔ)償電容，提出了一種帶電壓控制電流源的電容倍增技術(shù)。在電流放大器的輸入端并聯(lián)了一個(gè)電壓控制電流源，對(duì)流過(guò)補(bǔ)償電容的電流進(jìn)行分流，減小流入電流放大器的等效電流，提升電容倍增系數(shù)，將該電容倍增技術(shù)應(yīng)用于兩級(jí)運(yùn)算放大器中，能減小所需的

4、補(bǔ)償電容。
　?。?）在研究普通兩級(jí)運(yùn)算放大器的基礎(chǔ)上，提出了一種基于反相器輸入結(jié)構(gòu)的分裂補(bǔ)償兩級(jí)運(yùn)算放大器。普通兩級(jí)運(yùn)算放大器的單位增益帶寬受限于第一級(jí)的跨導(dǎo)，該放大器兩級(jí)輸入均采用反相器結(jié)構(gòu)，能提升等效跨導(dǎo)，增加放大器的增益和單位增益帶寬，同時(shí)分裂補(bǔ)償用于提升魯棒性。
　　（3）大容性負(fù)載三級(jí)運(yùn)算放大器的頻率補(bǔ)償技術(shù)。嵌套式米勒補(bǔ)償三級(jí)放大器中，第二個(gè)補(bǔ)償電容的存在，限制了驅(qū)動(dòng)容性負(fù)載的能力，本文設(shè)計(jì)了一種帶電流放大器的

5、單電容補(bǔ)償?shù)娜?jí)運(yùn)算放大器，通過(guò)在補(bǔ)償電容和第一級(jí)輸出之間插入一個(gè)電流放大器，對(duì)補(bǔ)償電容和第一級(jí)的輸出阻抗進(jìn)行隔離，增加了內(nèi)部反饋環(huán)路的單位增益帶寬，提升三級(jí)運(yùn)算放大器驅(qū)動(dòng)容性負(fù)載的能力。在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了一種嵌入式電流放大器的單電容補(bǔ)償?shù)娜?jí)運(yùn)算放大器，該放大器將電流放大器嵌入到第一級(jí)之中，提高了直流增益，補(bǔ)償了主極點(diǎn)頻率的降低給單位增益帶寬帶來(lái)的影響。
　　（4）寬范圍容性負(fù)載三級(jí)運(yùn)算放大器的頻率補(bǔ)償技術(shù)，一些驅(qū)動(dòng)低功耗大容性負(fù)