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解剖电流反馈运算放大器

时间:2019-10-11 作者:Ron Mancini 阅读:
之前我们讨论了VFOA(电压反馈运算放大器),现在来谈一谈CFOA(电流反馈运算放大器),其中包括性能分析。

之前我们讨论了VFOA(电压反馈运算放大器),现在来谈一谈CFOA(电流反馈运算放大器),其中包括性能分析。

压摆率和频率特性是CFOA的强项,其精度和CMRR(共模抑制比)则比VFOA差一些。 图1是一个CFOA,进一步的电路分析可验证上述结论。

CFOA.jpg
图1:CFOA输入与缓冲器输入/输出相连会降低精度。

VP输入具有高阻抗,因为它连接到电压缓冲器的输入。VN输入具有低阻抗,因为它连接到同一个缓冲器的输出。CFOA和VFOA之间一个十分明显的区别是,VFOA有匹配的高输入阻抗,而CFOA输入阻抗的值不同。输入级精度要求匹配,CFOA要求制造商将工作于不同电流水平的两个NPN和两个PNP晶体管匹配。正常情况下,是没有办法将一个缓冲器的输入和输出级匹配的,因此不会通过匹配来获得高精度。此外,高频放大器一般不需要高精度,因为信号通常经过交流耦合,很弱,而且直流成分没有意义。跟VFOA一样,这种放大器的电流镜会产生跨阻,它没有增益。跨阻与增益功能相同,因此,精度必须通过跨阻除以误差项来得到。而且,尽管通过该步骤可以使输入失调电压达到毫伏级,但却很少能达到微伏级。

CFOA最常见的工作模式是同相放大器,因为反相输入阻抗很低。你可以将CFOA用作差分放大器,但此模式会导致CMRR较差,因为输入电压偏移和输入阻抗不能很好地匹配。CFOA的精度和CMRR较差,适合不要求精度和CMRR的应用。

CFOA本质上是由一个电流镜隔开的两个电流缓冲器。电流缓冲器速度很快,电流镜也相当快,因此CFOA是具有高增益带宽的高速器件。压摆率在CFOA内不受限制,因为可用于CC充电的电流不受限制。当输入电压摆幅较大时,它将迫使大电流进入电流镜,从而得到更大的镜电流来提高压摆率。提高压摆率的另一个特点是,输入电流可以从VN输入,经过反馈电阻,流入负载。输入缓冲器速度很快,因此反馈电流几乎是瞬时的,从而使初始摆率较高。 表1比较了电流反馈放大器和电压反馈放大器。

comparison_VFOA_CFOA.jpg

(原文刊登于ASPENCORE旗下EDN英文网站,参考链接:Anatomy of a current-feedback op amp,由Jenny Liao编译。)

 延伸阅读:解剖电压反馈运算放大器

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