運(yùn)算放大器為什么采用差分放大？全差分OP輸入失調(diào)大小計(jì)算實(shí)例
在下述的內(nèi)容中，小編將會(huì)對運(yùn)算放大器的相關(guān)消息予以報(bào)道，如果運(yùn)算放大器是您想要了解的焦點(diǎn)之一，不妨和小編共同閱讀這篇文章哦。
一、運(yùn)算放大器為什么采用差分放大
運(yùn)算放大器采用差分放大是因?yàn)椴罘址糯笃骶哂幸韵聨讉€(gè)優(yōu)點(diǎn)：
抑制共模干擾：差分放大器可以有效抑制輸入信號(hào)中的共模干擾。共模信號(hào)是同時(shí)加在輸入的兩個(gè)端口上的信號(hào)，而差分放大器只放大兩個(gè)輸入端口之間的差分信號(hào)，因此共模信號(hào)會(huì)被抑制。
提高抗干擾能力：差分放大器對于來自環(huán)境的干擾信號(hào)具有較強(qiáng)的抑制能力，可以提高整個(gè)系統(tǒng)的抗干擾能力。
提高增益和線性度：差分放大器可以提高整體的增益和線性度，使得運(yùn)算放大器在各種應(yīng)用中都能夠提供穩(wěn)定、可靠的放大功能。
提高共模抑制比：對于差分信號(hào)的放大增益要大于對共模信號(hào)的放大增益，這就提高了共模抑制比，使得運(yùn)算放大器在實(shí)際應(yīng)用中更加可靠。
因此，運(yùn)算放大器采用差分放大可以提高信號(hào)放大的效果，同時(shí)抑制共模干擾，提高整體的性能。
二、一個(gè)簡單全差分OP輸入失調(diào)大小計(jì)算的例子
在Razavi的書中，對一個(gè)電阻負(fù)載的的差分OP進(jìn)行了失調(diào)計(jì)算，其結(jié)構(gòu)如下所示：
書上已給出了該結(jié)構(gòu)的Vos,in的計(jì)算過程，十分詳細(xì)，這里不再抄一遍，畢竟抄書是一件無趣的事情。更有價(jià)值的是看到這個(gè)計(jì)算過程背后的一些思想，它可以給我們帶來關(guān)于分析方法上的思考：
以 定義作為計(jì)算的切入點(diǎn)，即找到一個(gè)Vos,in值，使輸出Vout=0；
器件不匹配的體現(xiàn)方法：左一半，VTH1=VTH，(W/L)1=W/L, R1=RD,ID1=ID；右一半，VTH2=VTH+△VTH，(W/L)2=W/L+△(W/L), R1=RD+△RD, ID1=ID+△ID；濃縮成一個(gè)原則就是：左邊的值=標(biāo)準(zhǔn)值，右邊的值=標(biāo)準(zhǔn)值+△。
忽略次要因素，如λ = γ = 0, μnCox的失配；
計(jì)算過程中將非線性部分，如根式用泰勒近似得到多項(xiàng)式形式，且忽略兩小量乘積項(xiàng)（如△1*△2被忽略），以便得到能夠?qū)υO(shè)計(jì)有指導(dǎo)意義的表達(dá)式。
對于上圖所示的運(yùn)放，將Vos,in的結(jié)果整理如下：
觀察上面式（2），負(fù)載電阻的失配和晶體管尺寸失配隨驅(qū)電壓Vov的增大而增大；而VTH的失配則直接折合到輸入。
對最終公式的的思考：
（1）為了減小Vosin，需要減小Vov，如果電流一定的情況下，則需要增加W/L，假設(shè)L保持不變，則需要增加W尺寸，這樣一來Vov減小的同時(shí)W/L的失配其實(shí)也減小了。我們還知道，閾值VTH失配和W*L成反比，因此閾值失配也會(huì)減小。而且，Vov↓同時(shí)gm↑，也是實(shí)現(xiàn)更低噪聲、更大的增益、更寬的輸出擺幅和共模輸入范圍、更高的CMRR和PSRR所希望的。當(dāng)然這里也有折中，實(shí)際上Vov要與放大器頻率特性相互折衷，例如MOS管自身的本征頻率fT是與Vov成正比的。
（2）RD的失配也是可以考慮減小的。RD一般是工藝電阻，保持阻值不變（即L/W不變）的同時(shí)可以考慮同比增大L和W，這樣有益于降低電阻失配。
以上就是小編這次想要和大家分享的有關(guān)運(yùn)算放大器的內(nèi)容，希望大家對本次分享的內(nèi)容已經(jīng)具有一定的了解。如果您想要看不同類別的文章，可以在網(wǎng)頁頂部選擇相應(yīng)的頻道哦。
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