同时满足交流和直流性能的放大器特性分析

同时满足交流和直流性能的放大器特性分析

虽然高带宽放大器已经出现几十年了，但是却有着直流特性不良的“恶名”，并且通常工作于双(±)电源轨。这些不良的直流特性限制了放大器所能达到的动态范围。下面的公式为某个放大器的综合动态范围：

动态范围=20Log10(VoutMax/VoutMin)

放大器的动态范围受到电源电压的限制，因其会对VoutMax造成直接影响。现代的“轨至轨”输出放大器通过使VoutMax≈Vsupply-200mV(或者更小)来减小这种影响。另一方面，如果能使VoutMin等于零，动态范围便可以是无限。但是实际情况却不是这样，因为有许多误差项目与放大器相关联，包括输入失调电压、输入偏置电流、输入失调电流、共模抑制比、电源抑制比、噪声，以及与所有这些项目相关联的温度漂移。

图1：影响放大器性能的误差项。

1. 输入偏置电流和失调电流

2. 失调电压

失调电压的定义是放大器输入端之间所需的电压以迫使输出电压置于零。实际上，在放大器的输入端可以将它模拟成固定的电压源，并且在大多数现代放大器中不能去除掉。一般认为失调电压是放大器所有表现的参考点，并受到共模电压(共模抑制比, CMRR)、电源电压(电源抑制比, )、输出电压摆幅(开环增益, PSRR)、负载电流(间接开环增益, Aol)及温度的影响。

3. CMRR

共模抑制比定义为差分增益与共模增益之比，通常用dB表示。实际上可以将其定义为相对于共模电压的单位变化所引起的失调电压变化：

CMRR=20Log10((Voffset/(Vcm)

4. PSRR

电源抑制比定义为相对于电源电压的单位变化而引起的失调电压变化：

PSRR=20Log10((Voffset/(Vsupply)

5. Aol

对于闭环放大器，可以将其定义为相对于失调电压的改变而带来的输出电压改变：

Aol=20Log10((Vout/(Voffset)

低Aol会引起失真、更低的VoutMax以及增益误差。因为放大器的闭环增益定义为：

闭环增益=噪声增益/(1+(噪声增益/开环增益))

表1所示为典型的性能参数。这些放大器提供宽带宽，并同时具备大输出电流和高开环增益，从而获得优良的增益精度、低电源电压以及单5V电源下优良的动态范围。这些产品提供优良的交流性能和极好的直流性能，使设计师获得两方面的性能优势。

表1：典型的放大器性能参数

本文小结

为了满足当今系统设计师的要求，IC制造商正在采用新的工艺技术来开发具有适合的交流和直流性能组合的现代高速放大器。目前可供系统设计师选择的高速放大器有很多，这些放大器提供了交流和直流方面的最佳性能，在各种终端市场应用领域的高速系统设计中，能够实现更佳的性能、更方便的实施操作，以及更短的设计周期。

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