運(yùn)算放大器穩(wěn)定性--輸出阻抗何時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)殚_(kāi)環(huán)輸出阻抗

運(yùn)算放大器穩(wěn)定性--RO 何時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)閆在寫(xiě)“保持容性負(fù)載穩(wěn)定的六種方法”部分時(shí)發(fā)生了一件有趣的事情。我們選擇了具有“軌至軌”輸出的 CMOS 運(yùn)算放大器并測(cè)量了 ROUT，但在高頻區(qū)域沒(méi)有環(huán)路增益，因而無(wú)法確定 RO。根據(jù) RO 測(cè)量結(jié)果，我們預(yù)測(cè)了在 1μF 容性負(fù)載情況下放大器“Aol 修正曲線圖”中第二個(gè)極點(diǎn)的位置。令我們大吃一驚的是，Tina SPICE 仿真在“Aol 修正”曲線圖進(jìn)行 x5 處理時(shí)關(guān)閉了！基于先前的第一輪分析結(jié)果，這個(gè)錯(cuò)誤完全超出了可以接受的限度，因而我們對(duì)放大器輸出阻抗進(jìn)行了仔細(xì)研究。
本系列刊文的第 7 部分，即本部分將針對(duì)兩種最常用于小信號(hào)放大器的輸出拓?fù)渲攸c(diǎn)討論放大器的開(kāi)環(huán)輸出阻抗 ZO。對(duì)于傳統(tǒng)的雙極性射極跟隨器 (bipolar emitter-follower) 而言，放大器輸出級(jí) ZO 性能良好，并且在整個(gè)放大器的單位增益帶寬范圍內(nèi)主要呈現(xiàn)為阻性 (RO)。然而，對(duì)于許多 CMOS 軌至軌輸出放大器而言，在該放大器的單位增益帶寬范圍內(nèi)，ZO 同時(shí)呈現(xiàn)容性和阻性。
本文并不針對(duì)“全 NPN 輸出”的雙極性技術(shù) (bipolar topology) 進(jìn)行分析，其最常用于功率運(yùn)算放大器，一種能夠提供從50mA 至超過(guò) 10A 電流的、在線性區(qū)域工作的放大器。
具備豐富的輸出阻抗知識(shí)非常重要，將有助于正確預(yù)測(cè)“Aol修正圖”，同時(shí)也是網(wǎng)絡(luò)綜合技術(shù)中用于穩(wěn)定放大器電路的基本工具。
雙極性射極跟隨器輸出放大器的 ZO
圖 7.1 顯示了射極跟隨器拓?fù)涞牡湫碗p極性輸出級(jí)。在此類型的輸出級(jí)中，RO（小信號(hào)、開(kāi)環(huán)輸出電阻）通常是 ZO（小信號(hào)、開(kāi)環(huán)輸出阻抗）的主要組成部分。對(duì)于既定的 DC 電流負(fù)載，RO 一般為常數(shù)。我們先分析一些射極跟隨器 RO 的經(jīng)驗(yàn)法則，然后借助這些法則來(lái)預(yù)測(cè)不同DC 輸出電流值對(duì)應(yīng)的 RO。我們最后將用 Tina SPICE 仿真程序來(lái)檢驗(yàn)預(yù)測(cè)值是否正確。