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运算放大器压摆率课程

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标签: 压摆率运算放大器

运算放大器压摆率课程的第二部分。我们将会讨论体效应对压摆率的影响, 还会介绍放大器的建立时间,最后会探讨运放的小信号响应和大信号响应之 间的区别,并简要说明小信号响应的稳定性。

文档内容节选

Hello and welcome to the TI Precision Lab discussing slew rate part 2 In this video well discuss the body effects impact on slew rate take a look at settling time discuss the differences between an amplifiers smallsignal vs largesignal step response and relate smallsignal step response to stability 大家好,欢迎来到 TI Precision Labs德州仪器高精度实验室本次视频是 运算放大器压摆率课程的第二部分我们将会讨论体效应对压摆率的影响, 还会介绍放大器的建立时间,最后会探讨运放的小信号响应和大信号响应之 间的区别,并简要说明小信号响应的稳定性 The body effect is an example of a common secondary......

 Hello, and welcome to the TI Precision Lab discussing slew rate, part 2. In this video we’ll discuss the body effect’s impact on slew rate, take a look at settling time, discuss the differences between an amplifier’s small-signal vs. large-signal step response, and relate small-signal step response to stability.  大家好,欢迎来到 TI Precision Labs(德州仪器高精度实验室)。本次视频是 运算放大器压摆率课程的第二部分。我们将会讨论体效应对压摆率的影响, 还会介绍放大器的建立时间,最后会探讨运放的小信号响应和大信号响应之 间的区别,并简要说明小信号响应的稳定性。  The body effect is an example of a common secondary effect that influences slew rate. The body effect causes the slew rate of an amplifier to decrease with changing common mode voltage. The body effect is more pronounced in the non-inverting configuration, because in this case the common mode voltage changes with the input signal.  In this example, the non-inverting configuration shows a reduced slew rate for higher common mode voltages. The specified slew rate of an amplifier is typically measured in a non-inverting configuration, since this is the worst-case condition. In the next slide we will explain what causes the body effect inside the IC. However, the key point to understand is that the body effect is one of several secondary effects that can influence slew rate.  体效应(body effect)是一种常见的影响压摆率的效应。通过改变共模电压, 体效应使放大器的压摆率降低,这种影响在同相输入结构的运放电路中尤其 明显,因为此时共模电压会随输入电压的变化而变化。  对同相放大电路,共模电压越高,压摆率越低。一般放大器的压摆率都是在 同相电路配置下测试的,即在最坏条件下测试的。我们将在下一页幻灯片中 解释 IC 内部造成体效应的原因,当然关键是要知道体效应是影响压摆率的几 种效应之一。  Remember from the first slew rate video that each input pin of an op-amp is connected to a transistor. Let’s assume that these transistors are PMOS, or P-type MOSFET.  Looking at a cross-section of a PMOS, we see that the body is a deposit of n-type material inside the p-type substrate. A p-type drain and source are then deposited inside the n-well. A diode is formed between the body and substrate simply due to the existence of a p-n junction. The diode is normally reverse-biased and has some amount of internal capacitance. Changing the common-mode voltage, which is the voltage across the p-n junction, will affect the amount of capacitance since the p-n junction’s depletion region width will change.  在压摆率的视频教程 1 中,我们提到运放的每个输入引脚都是连接到晶体管 的。我们此处假设晶体管为 PMOS,即 P 型 MOSFET。  图中所示为典型的 PMOS 横截面,它在 P 型的硅基片上嵌入了 N 型井材料作 为衬底,在衬底两端各嵌入了 P 型的源极和漏极。从图中可见,在 P 型硅基 片和 N 型衬底之间会形成一个二极管。通常这个二极管是反偏的,当改变芯 片工作时的共模电压,即改变二极管 PN 结两端电压时,因为 pn 结耗尽层宽 度变化,结电容大小也会发生变化。  Let’s go back to the input stage of an op-amp to see the implications that body capacitance has on slew rate.  Like in the previous video, we apply a large-signal step across the op-amp’s input pins. The transistor on the left is off, and the transistor on the right is fully on, so all input stage current IINPUT flows through the right transistor for maximum slew rate. However, the body capacitance to ground provides a new current path and reduces the amount of current IOUT flowing through the Miller capacitance CC. This reduced IOUT decreases the effective slew rate of the amplifier since the voltage across a capacitor changes linearly with constant current.  In this example, the body capacitance and Miller capacitance are both equal to 20pF, so IOUT will become half of IINPUT as long as the common mode voltage is not constant. In this example, the effective slew rate of the amplifier is also cut in half since slew rate is equal to Iout/Cc. Note that the body capacitance will charge to the common mode voltage. Thus, if the common mode voltage is kept constant, as in the case of the inverting configuration, the body capacitance will not effect the slew rate.  我们重新回顾一下运放的输入级,来看看体效应电容对压摆率的影响。  和前面的视频教程一样,我们在运放输入引脚之间施加一个大阶跃信号。图 中左边的 PMOS 截止,右边 PMOS 导通,从而输入级的所有电流 Iinput 从右 边 PMOS 流过造成 Iout 饱和,运放输出达到压摆率上限。  然而,一端接地的体效应电容为 Iout 提供了另一条支路,使得流入密勒电容 的电流减小。因为密勒电容两端的电压和流经电容的电流呈线性关系,所以 体效应电容造成的分流使运放的压摆率降低。  在这个例子中,体效应电容和密勒电容都等于 20pF,所以 Iout 是 Iinput 的一 半。根据压摆率=Iout/Cc 可知,运放的压摆率也是没有体效应电容时的一半。  通过充电,体效应电容两端电压最后会等于共模电压,当运放接成反相放大 电路时,如果共电压保持恒定,输入电压将不会影响压摆率。
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