容性負載運算放大器的頻率補償技術研究.pdf

1、運算放大器作為線性電路中最通用和最重要的模塊電路，廣泛應用于模擬系統(tǒng)和混合信號系統(tǒng)之中。在一些模擬電路中，如模擬濾波器，高精度ADC（analog to digital converter, ADC）,耳機驅動和LCD（Liquid Crystal Display, LCD）驅動要求運算放大器具有驅動不同容性負載的能力。單級運算放大器能驅動不同的容性負載，但是隨著電源電壓和CMOS工藝特征尺寸的不斷縮小，單級運算放大器所能達到的增益已經

2、不能滿足系統(tǒng)高精度的要求。多級運算放大器（兩級或三級）因為其高增益，寬輸出擺幅等優(yōu)點而備受青睞。但是多級運算放大器因存在多個低頻極點，需對其進行頻率補償。
　　本文研究了兩級運算放大器和三級運算放大器的頻率補償技術。在分析一些已有頻率補償方案的基礎上，提出了一些頻率補償方案，能提升運算放大器的性能。本文主要內容總結如下：
　?。?）分析了兩級運算放大器的頻率補償技術，提出了一種嵌入式電流放大器補償?shù)膬杉夁\算放大器，它將電流放

3、大器嵌入第一級中，在提高直流增益的同時，使次極點處于更高頻率處，能提升驅動容性負載的能力。和普通的帶電流放大器的米勒補償兩級運算放大器相比無需額外的偏置電路，提高了單位增益帶寬，同時能減小失調電壓。為了進一步減小補償電容，提出了一種帶電壓控制電流源的電容倍增技術。在電流放大器的輸入端并聯(lián)了一個電壓控制電流源，對流過補償電容的電流進行分流，減小流入電流放大器的等效電流，提升電容倍增系數(shù)，將該電容倍增技術應用于兩級運算放大器中，能減小所需的

4、補償電容。
　?。?）在研究普通兩級運算放大器的基礎上，提出了一種基于反相器輸入結構的分裂補償兩級運算放大器。普通兩級運算放大器的單位增益帶寬受限于第一級的跨導，該放大器兩級輸入均采用反相器結構，能提升等效跨導，增加放大器的增益和單位增益帶寬，同時分裂補償用于提升魯棒性。
　?。?）大容性負載三級運算放大器的頻率補償技術。嵌套式米勒補償三級放大器中，第二個補償電容的存在，限制了驅動容性負載的能力，本文設計了一種帶電流放大器的

5、單電容補償?shù)娜夁\算放大器，通過在補償電容和第一級輸出之間插入一個電流放大器，對補償電容和第一級的輸出阻抗進行隔離，增加了內部反饋環(huán)路的單位增益帶寬，提升三級運算放大器驅動容性負載的能力。在此基礎上設計了一種嵌入式電流放大器的單電容補償?shù)娜夁\算放大器，該放大器將電流放大器嵌入到第一級之中，提高了直流增益，補償了主極點頻率的降低給單位增益帶寬帶來的影響。
　?。?）寬范圍容性負載三級運算放大器的頻率補償技術，一些驅動低功耗大容性負