運(yùn)放參數(shù)分析：輸入阻抗和輸入電容詳解-KIA MOS管

下圖說(shuō)明了運(yùn)放的輸入端阻抗的特性。主要有兩個(gè)參數(shù)，輸入阻抗和輸入電容。對(duì)于電壓反饋型運(yùn)入，輸入阻抗主要由輸入級(jí)的決定，一般 BJT 輸入級(jí)的運(yùn)放的共模輸入阻抗會(huì)大于 40MΩ。差模輸入阻抗大于 200GΩ。對(duì)于 JFET 和 CMOS 輸入級(jí)的運(yùn)放，輸入阻抗要大的多。這個(gè)阻抗通常表現(xiàn)為電阻性。

運(yùn)放輸入阻抗輸入電容

更值得我們多加關(guān)注的是運(yùn)放的輸入電容。這個(gè)參數(shù)通常在 datasheet 的表格中所列出，但常被忽視。運(yùn)放的輸入電容，通常分為共模輸入電容 Ccm 和差模輸入電容 Cdiff。

運(yùn)放的輸入共模電容 Ccm 和差模電容 Cdiff 會(huì)形成運(yùn)放的輸入電容 Cin。在許多應(yīng)用中，運(yùn)算放大器的輸入電容都不會(huì)造成問(wèn)題。

但在某些應(yīng)用中會(huì)引起放大電路的不穩(wěn)定。尤其是反向輸入端的電容，是放大電路不穩(wěn)定的幾大罪魁禍?zhǔn)字弧Ｈ缦聢D所示是運(yùn)放在有輸入電容的影響下的模型。

運(yùn)放輸入阻抗輸入電容

這個(gè)反向輸入端的電容會(huì)在運(yùn)放的環(huán)路增益中引入一個(gè)極點(diǎn)。正是這個(gè)極點(diǎn)的存在，在某些條件下，可能會(huì)引起放大電路的不穩(wěn)定。

運(yùn)放輸入阻抗輸入電容

運(yùn)放輸入電容引入的極點(diǎn)如下式。即使這個(gè)極點(diǎn) 0-dB 交截越頻率之內(nèi)，而是非常靠近 0-dB 交越頻率，它也有可能引起問(wèn)題。在這個(gè)極點(diǎn)的頻率點(diǎn)上，相位會(huì)有 45 度的相位延遲，它很可能減少放大電路的相位裕度。

如放大電路的 0-dB 交截越頻率是 2MHz。在 2MHz 處的相位裕度是 89°。如果這個(gè)極點(diǎn)的頻率點(diǎn)也在 2MHz 處，它將使相位裕度減少 45°。而變?yōu)棣?= 89° – 45° = 44°。 44 度的相位裕度就顯得的不夠了。

運(yùn)放輸入阻抗輸入電容

通常放大電路的輸入電容不只由運(yùn)放的輸入電容組成，還包括布線引起的雜散電容和引腳電容。應(yīng)盡量避免運(yùn)算放大器反相輸入端存在外部雜散電容，尤其是在高速應(yīng)用中。反相輸入周圍區(qū)域應(yīng)去除接地層，從而最大程度地減小 PC 板雜散電容，此外，該引腳的所有連接都應(yīng)盡量短。

在一些應(yīng)用，常會(huì)加入反饋電容來(lái)增加放大電路的穩(wěn)定，加入反饋電容后的電路的環(huán)路增益為，可見反饋補(bǔ)償電容給環(huán)路增益中引入了一個(gè)零點(diǎn)。

運(yùn)放輸入阻抗輸入電容