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前言

基础架构

CFB运算放大器拓扑结构的进步

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前言

最近项目发现有震荡，发现是电流反馈型运放导致，所以对电流运放的知识做了全面的复习。

基础架构

现在，我们将详细考察高速运算放大器中非常流行的电流反馈(CFB)运算放大器拓扑结 构。如前所述，电路概念虽然出现在数十年之前，但要充分发挥这种架构的优势，需要采 用现代高速互补双极性工艺。 众所周知，在双极型晶体管电路中，在所有其他条件相同的情况下，电流的切换速度快于 电压。这构成了非饱和发射极耦合逻辑(ECL)和电流输出DAC等器件的基础。在电流开关 节点维持低阻抗有助于降低杂散电容的影响，这是高速运行状态下最大的危害因素之一。 电流镜很好地展示了如何在最少量的延迟下实现电流开关。

电流反馈运算放大器拓扑结构只是这些基本电流导引原理的应用。以上图1给出了简化的 CFB运算放大器。同相输入端为高阻抗，并通过互补发射极跟随缓冲器Q1和Q2直接缓冲 至反相输入端。注意，反相输出阻抗极低(一般为10至100 Ω)，这是低发射极电阻造成的(理 想状况下为零)。这是CFB与VFB运算放大器之间的一个基本差异，同时也CFB运算放大器 的一个特性，使其具有了某些特有的优势

Q1和Q2的集电极输出驱动着电流镜，而电流镜则将反相输入电流映射到高阻抗节点，分 别表示为RT 和CP 。高阻抗节点由一个互补单位增益发射极跟随器缓冲。从输出到反相输入 的反馈发生作用，强制反相输入电流归零，这就是电流反馈这个术语的由来。注意，在理 想状况下，对于零反相输入阻抗，该节点处不能存在小信号电压，只能存在小信号电流。 现在，考虑应用于CFB运算放大器同相输入端的一个正阶跃电压。Q1将立即将一个成比例 的电流送入外部反馈电阻，从而形成一个误差电流，而Q3则会将该误差电流映射至高阻 抗节点。在高阻抗节点处形成的电压等于该电流与等效阻抗之积。这个术语跨导运算放大 器正是源于此，因为传递函数为一个阻抗，而不是像传统VFB运算放大器那样，是一个无 单位的电压比值。 同时注意，传递至高阻抗节点的误差电流不受输入级尾电流的限制。换言之，不同于常规 VFB运算放大器，理想的CFB运算放大器中不存在压摆率限制。电流镜从电源按需提供电 流。在此基础上，负反馈环路强制使输出电压达到某个值，从而将反相输出误差电流 归零。

CFB运算放大器的模型如图所示，其中同时给出了相应的波特图。波特图是按对数-对数 比例尺绘制的，开环增益表示为一个跨导T(s)，其单位为欧姆。

CFB运算放大器拓扑结构的进步

传统电流反馈运算放大器使用电流镜，限制为一个单一的增益级。AD8011(以及该系列中 的其他成员)与传统CFB运算放大器不一样，采用二级增益配置，

在AD8011问世以前，完全互补型二增益级CFB运算放大器未达到实用水平，因为其功耗 过高。AD8011采用一种专利第二增益级，由一对互补放大器(Q3和Q4)构成。注意，这对 放大器并未作为电流镜连接，而是作为接地发射极增益级连接。电流源(I1和I2)的详细设 计以及其各自的偏置电流是二级CFB电路成功的关键；它们可以使放大器的静态功耗保持 于低位，同时却能为快速压摆期间所需要的宽电流偏移按需提供电流。二级放大器的另一 个优势是其总带宽较高(功耗相同)，这意味着较低的失真以及驱动较大外部负载的能力。 总结了一些常见的电流反馈运算放大器。这些器件是按电源电流降序排列的。