part-11输入阻抗和输入电容

2019-04-13 11:19发布

下图形象说明了运放输入端阻抗的特性,主要有两个参数:输入阻抗和输入电容。 对于电压反馈型运放,输入阻抗主要由输入级决定,一般BJT输入级运放共模输入阻抗不会大于40M欧,差模输入阻抗大于200G欧。对于JFET和CMOS输入级运放,输入阻抗要大得多。这个阻抗通常表现为电阻性。 1 更值得关注的是输入电容。datasheet的这个参数经常被忽略。运放的输入电容通常分为共模输入电容Ccm 和差模输入电容Cdiff。 对于有EMI抑制特性的运放如LMV832,其输入电容会被设计的大些。 运放的共模输入电容Ccm 和差模输入电容Cdiff共同形成运放的输入电容Cin。在许多电路中运放的输入电容都不会造成什么问题。但某些应用会造成放大电路的不稳定,尤其是反向输入端的电容,是放大电路不稳定的几大罪魁祸首之一。下图是运放在有输入电容影响下的模型。 2 这个反向输入端的电容会在运放的环路增益中引入一个极点,这是这个极点可能导致电路的不稳定。 image 运放输入电容引入的极点如下式,即使这个极点0-dB交截越频率之内,非常靠近0-dB交越频率,也可能引起问题。在这个极点的频率点上,相位会有45度的相位延迟,它很可能减少放大电路的相位裕度。如放大电路的0-dB交截越频率是2MHz处,2MHz处的相位裕度是89度。如果极点的频率也在2MHz处,它将使相位裕度减少45度,而变为89 – 45 = 44度,这就显得不够了。 image   通常放大电容的输入电容不只由运放的输入电容组成,还包括布线的杂散电容和引脚电容。应尽量避免运放反向输入端存在外部杂散电容,尤其在高速应用中。反向输入周围区域应去除接地层,从而最大程度减小PCB板的杂散电容。此外,该引脚的所有连接都应尽量短。 在一些应用中,常加入反馈电容来增加电路的稳定,加入反馈电容后的电路环路增益如下式,可见反馈补偿电容给环路增益引入了一个零点。 imageCG应该指输入电容和输入端寄生电容,加入反馈电容的好处就是可以抵消由于运放输入电容和输入端寄生电容引起的环路不稳定)   关于运放电路的稳定性,可以参阅Tim Green的系列文章Operational Amplifier Stability。   设运放输入阻抗为5pF,工作在MHz级信号时,对地阻抗为32KΩ,对于传感器放大太小了。 image