今天小编要和大家分享的是模拟技术相关信息,接下来我将从高速电流反馈运算放大器的拓扑结构及如何实现电流开关设计,信号链基础知识(第 39 部分):g 类音频放大器构架让便携式音频设计者这几个方面来介绍。
模拟技术相关技术文章高速电流反馈运算放大器的拓扑结构及如何实现电流开关设计
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。
图1:简化版电流反馈(CFB)运算放大器
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。