運放參數分析：輸入阻抗和輸入電容詳解-KIA MOS管
信息來源：本站 日期：2023-07-14
下圖說明了運放的輸入端阻抗的特性。主要有兩個參數，輸入阻抗和輸入電容。對于電壓反饋型運入，輸入阻抗主要由輸入級的決定，一般 BJT 輸入級的運放的共模輸入阻抗會大于 40MΩ。差模輸入阻抗大于 200GΩ。對于 JFET 和 CMOS 輸入級的運放，輸入阻抗要大的多。這個阻抗通常表現為電阻性。
更值得我們多加關注的是運放的輸入電容。這個參數通常在 datasheet 的表格中所列出，但常被忽視。運放的輸入電容，通常分為共模輸入電容 Ccm 和差模輸入電容 Cdiff。
運放的輸入共模電容 Ccm 和差模電容 Cdiff 會形成運放的輸入電容 Cin。在許多應用中，運算放大器的輸入電容都不會造成問題。
但在某些應用中會引起放大電路的不穩定。尤其是反向輸入端的電容，是放大電路不穩定的幾大罪魁禍首之一。如下圖所示是運放在有輸入電容的影響下的模型。
這個反向輸入端的電容會在運放的環路增益中引入一個極點。正是這個極點的存在，在某些條件下，可能會引起放大電路的不穩定。
運放輸入電容引入的極點如下式。即使這個極點 0-dB 交截越頻率之內，而是非常靠近 0-dB 交越頻率，它也有可能引起問題。在這個極點的頻率點上，相位會有 45 度的相位延遲，它很可能減少放大電路的相位裕度。
如放大電路的 0-dB 交截越頻率是 2MHz。在 2MHz 處的相位裕度是 89°。 如果這個極點的頻率點也在 2MHz 處，它將使相位裕度減少 45°。而變為φ = 89° – 45° = 44°。 44 度的相位裕度就顯得的不夠了。
通常放大電路的輸入電容不只由運放的輸入電容組成，還包括布線引起的雜散電容和引腳電容。應盡量避免運算放大器反相輸入端存在外部雜散電容，尤其是在高速應用中。反相輸入周圍區域應去除接地層，從而最大程度地減小 PC 板雜散電容，此外，該引腳的所有連接都應盡量短。
在一些應用，常會加入反饋電容來增加放大電路的穩定，加入反饋電容后的電路的環路增益為，可見反饋補償電容給環路增益中引入了一個零點。
式中，CG 是指運放的輸入電容和輸入端的寄生電容。加入反饋電容的好處，就是可以抵消由于運放輸入電容和輸入端的寄生電容引起的環路不穩定。
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