在這篇文章中，小編將對運(yùn)算放大器需具備的真正跨越失真電源的晶體管設(shè)計予以介紹，和小編一起來閱讀以下內(nèi)容吧。

一、運(yùn)算放大器

運(yùn)算放大器（常簡稱為“運(yùn)放”）是具有很高放大倍數(shù)的電路單元。在實際電路中，通常結(jié)合反饋網(wǎng)絡(luò)共同組成某種功能模塊。由于早期應(yīng)用于模擬計算機(jī)中，用以實現(xiàn)數(shù)學(xué)運(yùn)算，故得名“運(yùn)算放大器”，此名稱一直延續(xù)至今。運(yùn)放是一個從功能的角度命名的電路單元，可以由分立的器件實現(xiàn)，也可以實現(xiàn)在半導(dǎo)體芯片當(dāng)中。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，如今絕大部分的運(yùn)放是以單片的形式存在?，F(xiàn)今運(yùn)放的種類繁多，廣泛應(yīng)用于幾乎所有的行業(yè)當(dāng)中。

目前運(yùn)算放大器主體部分已集成化, 故運(yùn)算放大器也稱為集成放大電路,采用半導(dǎo)體制造工藝將二極管,三級管,電阻等元件及它們之間的邊線,集成在一塊半導(dǎo)體基片上,構(gòu)成一個具有特定功能的完整電路系統(tǒng)。

其實內(nèi)部是一個高放大倍數(shù)的直接耦合放大電路,內(nèi)部一般包括:輸入級,中間級,輸出級和偏置電路四部分.它們的關(guān)系可表示如下圖:

二、應(yīng)用單電源運(yùn)算放大器—跨越失真電源的晶體管設(shè)計

電源電壓值下降，而信號的質(zhì)量和完整性不斷提高。這種情況下，服務(wù)于一些應(yīng)用（例如：高、DS或SAR轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)等）的基本模擬器件都能感覺到那些難以達(dá)到較高軌至軌輸入性能的放大器不堪重負(fù)。簡單的軌至軌運(yùn)算放大器（op amp）必須具有一個真正跨越失真電源的晶體管設(shè)計。在許多應(yīng)用電路中，這種要求都是沒有商量余地的。

集成電路設(shè)計人員借助了其他器件的技術(shù)來解決這個問題。現(xiàn)在，再平常不過的充電泵用來將放大器的一個單差動輸入級推至正電源以上（請參見圖1）。放大器設(shè)計人員將開關(guān)機(jī)制頻率置于放大器帶寬之上，并讓開關(guān)噪聲維持在放大器理論噪聲底限以下。

圖 1 OPA635 和 OPA333 單電源放大器的輸入拓?fù)?

那么，帶充電泵的單差動輸入級給您帶來了什么呢？您的放大器共模抑制比（CMRR）有望增加20dB到30dB。如果放大器是在某個緩沖結(jié)構(gòu)中，則這種增加便具有積極的影響。您還可以將放大器總諧波失真度降低近10x。因此，如果您使用一個輸入級中具有充電泵的放大器來驅(qū)動高SAR或DS轉(zhuǎn)換器，您會發(fā)現(xiàn)您的系統(tǒng)性能提高了。

例如，由一個緩沖結(jié)構(gòu)運(yùn)算放大器驅(qū)動的ADC的總諧波失真，等于ADC和運(yùn)算放大器失真貢獻(xiàn)度的方和根。這種結(jié)構(gòu)下，系統(tǒng)THD 為：

THD OPA-%為百分比單位運(yùn)算放大器產(chǎn)品說明書的THD規(guī)范。

利用這些公式，如果帶互補(bǔ)輸入級的運(yùn)算放大器具有0.004% （VIN=4 Vp–p）的THD規(guī)范，并且16位SAR ADC具有–99 dB的THD規(guī)范，則系統(tǒng)THD為–88dB。或者，如果運(yùn)算放大器的輸入級有一個0.0004%（VIN=4 Vp–p） THD規(guī)范的充電泵（請參見圖 1），則系統(tǒng)THD變?yōu)楱C98 dB。

單電源放大器始終緊跟高轉(zhuǎn)換器的發(fā)展。這是通過設(shè)計許多創(chuàng)新放大器電路拓?fù)洌ɡ纾簬С潆姳玫妮斎爰墸﹣韺崿F(xiàn)的。盡管充電泵是一種很好的權(quán)宜之計，但我們?nèi)宰非蟾碗妷旱南到y(tǒng)電源，和更高的信號完整性。

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