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换 句 话 说 , 需 要 测 量 的 电 流 越 弱 , 测 量 系 统 的 带 宽 越 小 , 因 为 系 统 中 的 热 噪 声 是 确 定 存 在 的 , 信 号 越 弱 只 能降 低 测 量 带 宽 换 取 信 噪 比 。12. 为 什 么 信 号 频 率 增 加 , 共 模 抑 止 比 (CMRR) 和 电 源 抑 止 比 (PSRR) 就 会 下 降 呢 ?问 :请 教 : 为 什 么 信 号 频 率 增 加 , 共 模 抑 止 比 (CMRR) 和 电 源 抑 止 比 (PSRR) 就 会 下 降 呢 ? 谢 谢 高 人 解 答 答 :(1) 提 供 共 模 和 电 源 抑 制 比 性 能 的 电 路 结 构 是 恒 流 源 , 即 差 分 放 大 器 共 源 ( 对 于 MOS 电 路 ) 或 共 射 ( 对 于 双极 电 路 ) 结 点 的 恒 流 源 , 或 作 为 放 大 器 负 载 的 恒 流 源 。 这 些 恒 流 源 中 的 晶 体 管 或 MOS 管 的 参 数 会 随 着 信 号频 率 的 升 高 而 变 化 , 引 起 恒 流 作 用 的 劣 化 和 内 阻 的 降 低 , 甚 至 引 起 相 位 失 真 , 使 抑 制 比 下 降 。 如 果 这 些 恒 流源 都 用 电 阻 替 代 有 源 电 路 , 就 不 会 太 受 频 率 的 影 响 , 但 是 其 抑 制 比 参 数 和 增 益 也 不 会 很 高 。(2) 将 问 题 反 过 来 , 首 先 区 分 出 CMRR 和 PSRR 的 影 响 因 素 , 就 会 明 白 其 中 有 一 个 就 是 频 率 问 题 。13. 运 放 工 作 在 弱 反 型 区 的 问 题 ?问 :我 在 设 计 一 个 音 频 功 率 放 大 器 时 , 为 了 提 高 SNR, 让 放 大 器 输 入 管 的 宽 长 比 做 得 很 大 , 导 致 输 入 差 分 对 管 工作 在 弱 反 型 区 , 这 样 做 是 否 对 性 能 什 么 影 响 ?答 :(1) 宽 长 比 增 大 为 何 会 进 入 弱 反 型 ? 弱 反 型 的 效 果 大 致 可 以 用 三 极 管 特 性 模 拟 gm 变 小 , 小 信 号 阻 抗 也 变 小 ,会 导 致 增 益 下 降 ft 下 降 吧 , 书 上 说 适 合 用 于 低 功 耗 低 频 电 路(2) 输 入 管 Gm 增 大 可 减 小 噪 声 。 由 EKV-model, 弱 反 型 区 Gm=Id/(n*Vt), 强 反 型 区 Gm=2*n*Id/Veff, 例 如典 型 的 Veff=300mV, 则 可 得 弱 反 型 与 强 反 型 下 的 Gm 之 比 为 5.6, 因 此 可 用 于 提 高 SNR。 弱 反 型 的 同 时 适用 于 低 压 低 功 耗 设 计 。所 引 起 的 问 题 , 我 想 是 因 为 输 入 管 的 尺 寸 可 能 会 很 大 。 一 方 面 W/L 很 大 ; 另 一 方 面 为 了 抑 制 1/f 噪 声 ,L 也 需要 很 大 , 以 使 沟 道 面 积 WL 增 加 。 两 方 面 结 合 起 来 使 得 在 差 分 对 管 上 出 现 大 的 电 容 , 增 加 了 零 极 点 , 对 相 位裕 度 带 来 一 定 难 度 。事 实 上 , 为 了 人 为 地 使 管 子 工 作 于 弱 反 型 区 , 而 且 通 过 所 需 的 电 流 , 因 此 管 子 的 尺 寸 就 必 须 要 比 强 反 型 的 情况 下 大 很 多 。 而 此 时 的 问 题 , 一 方 面 Vds 会 很 大 , 可 能 会 为 后 级 工 作 点 的 选 取 带 来 不 便 , 令 一 方 面 , 和 之 前提 到 的 一 样 , 管 子 尺 寸 变 大 导 致 节 点 电 容 加 大 , 在 输 入 差 分 对 管 上 引 入 新 的 低 频 零 点 极 点 , 使 相 位 裕 度 变 差 。14. 双 电 源 运 放 改 单 电 源 , 为 什 么 要 取 其 中 点 电 压 供 电 ?问 :能 否 从 原 理 角 度 详 细 分 解 ? 还 有 怎 么 选 择 此 电 压 对 幅 度 的 限 制 ? 还 有 -3dB 的 概 念 怎 么 解 释 ?答 :(1) 因 为 一 般 的 运 算 放 大 器 是 用 来 对 交 流 信 号 作 放 大 作 用 的 , 交 流 信 号 在 经 过 运 放 时 如 果 只 是 和 地 电 平 做 比 较的 话 , 将 会 把 交 流 信 号 的 下 半 部 分 “ 吞 噬 ” 掉 。所 以 我 们 采 用 电 源 的 中 点 电 压 作 比 较 的 话 , 负 半 周 的 交 流 信 号 可 以 几 乎 没 有 损 耗 的 被 放 大 。这 也 就 是 大 家 常 说 的 抬 高 交 流 信 号 的 直 流 电 平 。(2) 如 果 只 是 对 直 流 信 号 放 大 ( 正 电 压 ), 我 觉 得 可 以 不 加 中 点 啊 , 如 果 加 电 源 远 远 大 于 输 出 要 求 电 压 , 也 可 不必 将 中 点 电 位 抬 到 一 半 , 可 以 这 样 理 解 : 运 放 加 的 两 电 压 (+15V +15V 和 0V -15V 和 0V 等 ) 根 据 输 出 要 求不 同 , 中 点 电 位 只 要 在 两 电 压 之 间 就 可 以 , 中 点 电 位 与 上 下 电 源 差 值 决 定 输 出 大 小 ( 不 失 真 时 的 )。 以 我 的 经 验 ,单 电 源 的 中 点 电 位 是 针 对 运 放 的 所 有 输 入 和 输 出 脚 的 , 要 求 高 点 的 场 合 还 要 求 相 位 不 能 偏 移 ( 如 高 档 的 低 音 炮电 子 工 程 专 辑 — 为 亚 洲 及 中 国 的 电 子 工 程 师 社 群 提 供 及 分 析 最 新 工 业 和 科 技 趋 势运 算 放 大 器 设 计 与 应 用 — 电 子 工 程 师 必 备 手 册 ( 下 )