CMOS運放的瞬態響應原理及參數介紹

討論的CMOS運放的頻率特性，是指工作在小信號情況下的額率響應，通常用小信號（正弦信號）來描述，但實際上運放處理的信號很少是正弦信號，通常是階躍信號，而且運放的響應不能單純用頻率來描述，而用運放的轉換速率SR和建立時間來表示，這兩個參數是運放瞬態響應的主要參數。

通常運放的轉換速率SR和建立時間是在運放的閉環增益為1并且接成跟隨器形式的條件下測得的（見圖3.3-1a）。CMOS運放的瞬態響應。所謂運放的轉換速率SR是指閉環增益為1、階躍大信號（小于運放的最大輸入共模電壓）輸入時輸出信號Vo（t）的最大變化速率，其單位為伏/微秒。

根據定義，轉換速率SR為

建立時間是指閉環增益為1，階躍大信號輸入時刻到輸出幅度達到確定的精度范圍所需要的時間，精度越高，建立時間越長。運放的建立時間如圖3.3-1b所示。圖中V為輸入信號的階躍幅值；為所需要的精度，通常取0.1%；Ts為轉換時間，在這段時間輸出幅度變化的幅值即為轉換速率SR；TSL為線性區建立時間；為建立時間，其值

由圖可知，運放的建立時間由兩部分組成，一部分是轉換時間Ts，另一部分是運放進入到線性區后，其輸出幅度達到確定的精度范圍（）所需要的時間TSL?，F作些簡要說明，當大的價躍信號輸入時，運放的輸出電壓來不及變化，負反饋信號為零，所以輸入信號全部加在運放的輸入端，因此運放輸入級（差分放大器）處于限幅狀態（即進入非線性狀態）。CMOS運放的瞬態響應。這時電路輸出信號的變化與輸入信號無關，決定于運放電路中的補償電容Cc的充電電流，即決定于運放的轉換速率SR，隨著輸出幅度的增大，使輸入到運放輸入級的幅度逐漸減小，當減小到運放輸入級限幅電平時，運放進入線性狀態，下面定量計算CMOS運放的建立時間與運放頻響之間的關系。

由第一節討論可知，CMOS運放的頻率特性為

式中ω1為主極點頻率

ω2為高頻極點頻率

如果，則

而Cc為補償電容，CL為運放輸出端的負載電容

為提高穩定性，將零點消除，（3.3-2）式可寫為

式中Avo為運放的直流增益，Avo=gm1gm2R1R2。

根據第二章對差分放大器限幅特性的討論，運放輸入級的限幅電平近似為

式中Io為輸入級工作電流，gm1為輸入級放大器的跨導。

由上所述，閉環增益為1的條件，分析運放瞬態響應的模型如圖3.3-2所示。

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