單級放大器的頻率響應(yīng)講座-wenkub
2022-11-03 12:55:21 本頁面
【正文】 ，雖然由此得到的第二主極點頻率可能與實際值因此相差較大一點（第二主極點頻率時 AV(f)與低頻增益 AV相差較大），但這并不影響我們對電路的定性理解，至于精確定量分析，當然只能借助計算機了！ 共源放大器的高頻模型 ? CGD 會產(chǎn)生密勒效應(yīng)。 在阻抗 Z與信號主通路并聯(lián)的情況下，密勒定理被證明是非常有用的，它可以簡化很多頻率特性方面的復(fù)雜問題，利于我們從宏觀上去理解電路。 相位余度 , P2(第二極點 )必須必須比 GB (單位增益帶寬 )高 。 相位余度 , P2(第二極點 )必須必須比 GB (單位增益帶寬 )高 。 簡單電路的傳輸函數(shù) Vi V0 S R C111 / S CR1 / S CVVA ( S )i0?????2PPi0)ff(11|ffj11||j 2 πf R C11|( f )VV??????1 / 2 πR Cf p ?Pi0ffa r c t g( j f )VV ??? 式中 : SC1R 極點 零、極點與放大器帶寬的關(guān)系 0Z1P 1 P 2SA ( 1 177。 最靠近坐標原點的極點稱為第一主極點，依次類推。顯然 , 極點對相位的貢獻為負 , 左半平面的零點對相位的貢獻為正 , 左半平面的零點對相位的貢獻為負。即 :A(S)=V0(S)/Vin(S), 它是算子 S的函數(shù)。然而在模擬電路中，電路的速度和其它性能指標是相互影響和相互制約的 (如增益 ↑，速度 ↓； 速度 ↑，功耗↑； 噪聲 ↓，速度 ↓) ：可以犧牲其它指標來換取高的速度，也可以犧牲速度指標來換取其它性能指標的改善。因此理解單級放大器的頻率響應(yīng)是深入理解模擬電路的重要基礎(chǔ)。傳輸函數(shù)具有重要意義，它不僅可以用來分析系統(tǒng)的頻率特性，其 L1(A(S))(傳輸函數(shù)的拉普拉斯逆變換 )就是系統(tǒng)的時域沖擊響應(yīng)，對于任意的輸入信號與沖擊響應(yīng)的卷積，就是該輸入信號作用于系統(tǒng)時系統(tǒng)的時域響應(yīng)。 0Z1P 1 P 2SA ( 1 177。 穩(wěn)定系統(tǒng)要求 Re(SP)0。 )Z(S) ωA ( S ) = =SSP(S)( 1 + ) ( 1 + )ωω?放大器極點越多且這些極點相互靠得較近時 (也就是這些極點的數(shù)值大小差不多 )，放大器的帶寬越窄。 2. 設(shè)一運放有兩個極點，一個 RHP零點，若零點比GB高 10倍，要得到 60176。 密勒定理 )A(1ZZv1 ??)A(1ZZv12 ???密勒定理： 如果上圖 (a)的電路可以轉(zhuǎn)換成圖 (b)的電路，則 : (a) (b) YVXVA=V式中 ，是在所關(guān)心的頻率下 的小信號增益， 通常為簡化計算，我們一般用低頻增益來代替 AV，這樣足可以使我們深入理解電路的頻率特性。 極點與結(jié)點的關(guān)聯(lián)（ 1） 理想電壓放大器 inininininM1VSCV = V =1 1 + S R CR S +SC1N1NMAVV=1 + SR C2Nout1NAVV=1 + S R C同理： 各極點之間沒有相互作用 極點與結(jié)點的關(guān)聯(lián)（ 2） 理想電壓放大器 o u t 1 2i n i n 1 N 2 PV A A 1A ( S ) = = V 1 + S R C 1 + S R C 1 + S R C各極點之間沒有相互作用 1 2 3i n 1 N 2 P1 1 1∴P = P = P = R C R C R C這個電路有三個實極點，每個實極點的大小等于從該結(jié)點 “看進去”的總電容與從該結(jié)點 “看進去”的總電阻的乘積的倒數(shù)。 ? 這里一定要加上信號源內(nèi)阻 RS，否則信號 輸入結(jié)點Rin=0，輸入結(jié)點的寄生電容對頻率特性變得失去了影響，與實際情況不符。 CS放大器的簡化頻率特性分析 ? ?GDDmGSSinp, )CRg(1C2 πR1f???? ?? ?DDBGDo u tp, RCC2π1f??如果忽略輸出結(jié)點與輸入結(jié)點的相互作用，我們可以利用密勒定理得到 CS放大器的兩個極點頻率： 這種估算的主要誤差是沒有考慮輸出結(jié)點與輸入結(jié)點的 相互作用 (這種相互作用的結(jié)果是電路還存在零點 ) ；另一個誤差來源是用低頻增益 gmRD近似放大器的增益，實際上增益因電容的影響是會隨頻率變化而變化的。 ? τin=RS[CGS+CGD(1AV)] 。最重要的是，密勒簡化分析方法直觀而且十分省力，此外還發(fā)現(xiàn)，利用低頻增益代替密勒定理中的 AV＝ VY/VX計算 CGD的密勒效應(yīng)在這里相當精確。由于零點在運放的穩(wěn)定性中起著很大的作用，因此在放大器頻率特性中不能忽略，但是 我們可以利用另外一種方法來求 CS放大器的零點 fZ。 Vin CS放大器零點的簡易求法 1 G D Z m 1V C S = g VmZGDgS=C零點 SZ也可以這樣求：因為當 S=SZ時， Vout(S)/Vin(S)＝ 0，也即 Vout(S) ＝ 0，這意味著即使此時將輸出結(jié)點短路，必有 Iout=0。 源跟隨器的頻率特性（ 1） ? L1 G S m 1 o u t L 1 o u tm G SCSV C S + g V = V C S V = Vg + C Si n S 1 G S 1 o u t G D 1 o u tV = R [ V C S + ( V + V ) C S ] + V + VKCL: KVL: 源跟隨器的頻率特性（ 2） ? ? mGSGDGDSmLGDGDGSLGSS2GSmi0gCCCRgs)CCCCC(CRssCgVV????????? ? ) f(f , CCCRg2πg(shù)fp1p2GSLGDSmmp1 ????? gCCCR2π1mGSLGDS ???????? ???源跟隨器的輸入阻抗（ 1） ? ? mbmbmGSin 1 / g/gg1sC1Z ???LmbGSmGSin sCg1sCg1sC1Z????????????若忽略 CGD: (低頻時 :gmb|SCL|) C)g/ ( ggCC GDmbmmbGSin ????(與用彌勒定理時一樣 ) M1體效應(yīng)的等效電阻 )sC 1||g 1(sC IgIsCIVLmbGSXmXGSXX ???????? ???CGS的密勒效應(yīng) 源跟隨器的輸入阻抗（ 2） LGS2mLGSin CCsg
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