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两级运放的第一级,第二级作用比较

热度 19已有 11411 次阅读| 2016-8-24 13:53 |个人分类:设计

两级运放的增益是第一级大还是第二级大?
两级运放的增益是第一级大,主要由第一级提供高增益,第二级提供宽摆幅,主要有以下几点考虑
1. 因为第二级外接的负载应该是可变的,因此如果第二级增益大,一个外接的低阻抗负载有可能大大降低运放增益。因此
如果第一级高增益,而第二级的增益不大,则负载变化对运放整体性能影响不大
2. 由于第二级要考虑有效驱动负载,因此一般电流要大,而增益一般是跟电流成反比
3. 从频率上看,如果第2级增益大,则代表第二级的输出阻抗大,主极点由输出级控制,这样主极点变化可能很大,不好
控制和补偿;而如果第一级增益大,主极点在第一级,则可以在内部补偿,保证频域稳定性
4.大的增益往往需要CASCODE结构获取大的负载电阻,这就限制了输出电压摆幅,故第二级不宜大增益
5.噪声也算一个方面吧,拿个极端,如果所有的增益都在第二级上,那么第一级的噪声会被放大A倍
如果所有的增益都在第一级上的话,那么第二级的噪声就没有被放大。。。
6.第一级gain做的比第二级过大,密勒补偿电容将会比较大
这是由于gbw由第一级gm决定,而次极点由第二级gm决定
7.offset,第二级引起的offect折算到输入端的话要除于第一级的增益的,AV1大的话offect就小
8.Opamp引入Differential pair的最主要的目的是抑制common mode signal,而第二级对common mode signal几乎无任何
抑制作用,因为是单端输入单端输出的,所以如果第二级gain比较大,实际上对common mode signal起了可观的放大作用。
相反,减小第二级gain,增大Differential pair Differential mode gain 有利于抑制common mode signal

从稳定性考虑,第一级的gain大,因为:
    1、单级运放增益A= gm* Rout,gm受制于很多因数,一半提高增益的办法是提高Rout;
    2、极点P= 1/(Rout* C);
    3、采用米勒补偿的两级运放,主极点P1=Rout1* K *Cc在第一级的输出(K为米勒系数,K=A2);
    4、运放稳定的要求是第二个极点P2= Rout2* CLeff远离P1;
    5、如果A2= gm2* Rout2增大,即Rout2增大,P2= Rout2* CLeff减小,P2靠近P1,相位裕度在变小。
    6、如果A1= gm1* Rout1增大,级Rout1增大,P1=Rout2*CLeff减小,P2远离P1,相位裕度在变大。
学习模拟IC
先读拉扎维的书,带着仿真,配合Gray的书
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