Вложенная каскодная коррекция Миллера
На рис. 10.7 показано упрощенное схемотехническое представление вложенной каскодной коррекции Миллера, которая представляет собой комбинацию коррекции Миллера и каскодной коррекции Миллера.При этом вводятся две емкости Миллера CМ1 и CМ2.
Рис. 10.7. Упрощенная схема двухкаскадного ОУ с вложенной каскодной коррекцией Миллера
Рис. 10.8. Малосигнальная эквивалентная схема двухкаскадного ОУ с вложенной каскодной коррекцией Миллера
На эквивалентной схеме (рис. 10.8) С23 и g23 соответствуют входной емкости и крутизне первого (входного) каскада; r23 – выходное сопротивление дифференциальной пары; C4 и g4 – входная емкость и крутизна транзистора каскода; С1 и g1 – входная емкость и крутизна выходного каскада.
В табл. 10.4 приведены частоты полюсов ОУ с коррекцией Миллера, которые оказывают наиболее существенное влияние на АЧХ и ФЧХ в интересующем диапазоне частот.
Т а б л и ц а 10.4. Частоты полюсов ОУ с вложенной каскодной коррекцией Миллера
|
Основной полюс, f (Гц) |
Неосновные полюса, f (Гц) |
|
|
|
Как и в случае каскодной коррекции Миллера в этой схеме могут образоваться комплексные полюса, однако при соответствующем выборе соотношения емкостей CМ1 и CМ2 образования комплексных полюсов можно избежать.
Соотношения, используемые при расчете двухкаскадного оу с вложенной каскодной коррекцией Миллера
1. Для ОУ с вложенной каскодной коррекцией Миллера коэффициент затухания колебаний переходного процесса определяется выражением
Для исключения колебаний коэффициент затухания должен удовлетворять условию ξ ≥0,7. Что соответствует условию СМ1СМ2 .
2. Частота единичного усиления ОУ с вложенной каскодной коррекцией Миллера и запасом по фазе 60, определяется выражениями
где
Примеры построения кмоп оу
На рис. 10.9 .. 10.16 приведены примеры построения КМОП ОУ. В табл. 10.5 приведено их краткое описание и области применения.
Т а б л и ц а 10.5. Перечень примеров построения схем кмоп оу
|
Тип ОУ |
Описание |
Область применения | |
|
1 |
2 |
3 | |
|
Простейший однокаскадный (рис. 3.75) |
Состоит из дифференциальной пары нагруженной на простое токовое зеркало. Имеет коэффициент усиления порядка Ам |
Простые буферные схемы на емкостную нагрузку | |
|
Однокаскадный на токовых зеркалах (рис. 3.76)
Current-mirror OpAmp |
Выходы дифференциальной пары нагружены на входы токовых зеркал, выходы которых образуют каскод. Имеет более широкий по сравнению с простейшим ОУ диапазон выходных напряжений. Коэффициент усиления порядка Ам2 |
Операционные схемы, не требующие высокого коэффициента усиления (не более 70–80 дБ), в которых ОУ имеет чисто емкостную нагрузку | |
|
Каскодный однокаскадный ОУ(*) (рис. 3.77)
|
Выходы дифференциальной пары непосредственно подключены к каскодным транзисторам. Имеет расширенный диапазон входных напряжений, включая напряжение питания или земли. Коэффициент усиления порядка Ам2 |
Операционные схемы, не требующие высокого коэффициента усиления (не более 70–80 дБ), в которых ОУ имеет чисто емкостную нагрузку | |
|
ОУ с перекрестно-связанной дифференциальной парой (рис. 3.78) |
Не имеет граничения на скорость нарастания выходного сигнала. Коэффициент усиления порядка Ам |
Схемы регуляторов напряженния, бысродействующие буферы, быстродействующие УВХ | |
|
Простой двухкаскадный (рис. 3.79) |
Имеет максимально возможный диапазон выходных напряжений на емкостную нагрузку. Допускает слабую резистивную нагрузку. Имеет коэффициент усиления порядка Ам2 |
Операционные схемы, не требующие высокого коэффициента усиления (не более 70–80 дБ), в которых ОУ имеет чисто емкостную или слабую резистивную (>100 кОм) нагрузку | |
|
Каскодный двухкаскадный ОУ (рис. 3.80) |
Имеет расширенный диапазон входных и выходных напряжений. Допускает резистивную нагрузку. Коэффициент усиления порядка Ам3 |
Может быть использован в качестве универсального ОУ | |
|
Двухкаскадный полностью дифференциальный ОУ (рис. 3.81)
|
Схема ОУ симметрична относительно входов и выходов. При этом ОУ имеет дополнительные цепи ОС по синфазной составляющей |
Используется в схемах обработки аналоговых сигналов, в дельта–сигма модуляторах, в фильтрах на ПК и т.д. | |
|
Полностью дифференциальный ОУ с модуляцией смещения нуля(*) (рис. 3.82)
|
Компенсация смещения нуля основана на одновременном переключении входов и выходов полностью дифференциального ОУ, при этом собственное смещение нуля ОУ оказывается знакопеременным по отношению ко входному сигналу и в среднем равно нулю |
Используется в схемах инструментальных усилителей. Полезна в применениях с повышенными требованиями к уровню 1/f шума | |
Рис. 10.9. Простейший однокаскадный ОУ
Рис. 10.10. Однокаскадный ОУ на токовых зеркалах
Рис. 10.11. Каскодный однокаскадный ОУ
Рис. 10.12. ОУ с перекрестносвязанной дифференциальной парой
Рис. 10.13. Простой двухкаскадный ОУ
Рис. 10.14. Каскодный двухкаскадный ОУ
Рис. 10.15. Двухкаскадный полностью дифференциальный ОУ
Рис. 10.16. Полностью дифференциальный ОУ с модуляцией смещения нуля