全差分运放 电容精度
电容 精度 J K Z
电容精度 J K Z2007-10-18 11:27电容的型号命名：1）各国电容器的型号命名很不统一，国产电容器的命名由四部分组成：第一部分：用字母表示名称，电容器为C。
第二部分：用字母表示材料。
第三部分：用数字表示分类。
第四部分：用数字表示序号。
2）电容的标志方法：（1）直标法：用字母和数字把型号、规格直接标在外壳上。
（2）文字符号法：用数字、文字符号有规律的组合来表示容量。
文字符号表示其电容量的单位：P、N、u、m、F等。
和电阻的表示方法相同。
标称允许偏差也和电阻的表示方法相同。
小于10pF的电容，其允许偏差用字母代替：B——±0.1pF，C——±0.2pF，D——±0.5pF，F——±1pF。
（3）色标法：和电阻的表示方法相同，单位一般为pF。
小型电解电容器的耐压也有用色标法的，位置靠近正极引出线的根部，所表示的意义如下表所示：颜色黑棕红橙黄绿蓝紫灰耐压4V 6.3V 10V 16V 25V 32V 40V 50V 63V（4）进口电容器的标志方法：进口电容器一般有6项组成。
第一项：用字母表示类别：第二项：用两位数字表示其外形、结构、封装方式、引线开始及与轴的关系。
第三项：温度补偿型电容器的温度特性，有用字母的，也有用颜色的，其意义如下表所示：序号字母颜色温度系数允许偏差字母颜色温度系数允许偏差1 A 金 +100 R 黄 -2202 B 灰 +30 S 绿 -3303 C 黑 0 T 蓝 -4704 G ±30 U 紫 -7505 H 棕 -30 ±60 V -10006 J ±120 W -15007 K ±250 X -22008 L 红 -80 ±500 Y -33009 M ±1000 Z -470010 N ±2500 SL +350~-100011 P 橙 -150 YN -800~-5800备注：温度系数的单位10e -6/℃；允许偏差是 % 。
运放构成运算电路的精度
运放的应用领域
模拟电路
运放是模拟电路中的核心元件，广泛应用于信号 放大、滤波、比较器和振荡器等电路中。
数字电路
在数字电路中，运放常用于信号转换和电平位移 等电路中。
传感器接口
运放也用于传感器接口电路中，用于将传感器的 微弱信号放大并转换为可用的电平。
02
运放的精度指标
开环增益
总结词
开环增益是运放的一个重要参数，它决定了运放放大信号的 能力。
总结词
比较器是运算电路中用于比较两个输入信号的单元，其精度受到运放精度的影响 。
详细描述
比较器的作用是比较两个输入信号的大小关系，输出相应的逻辑值。如果运放的 精度不高，会导致比较结果存在误差，从而影响整个运算电路的性能。因此，在 比较器设计中，也需要选择高精度的运放，以确保比较结果的准确性。
06
温度补偿技术是提高运放精度的重要措施之一，通过补 偿由于温度变化引起的参数漂移，可以减小运放输出误 差。
详细描述
温度补偿技术通常采用热敏电阻等温度敏感元件，实时 监测运放的工作温度，并根据温度变化调整运放的增益 、偏置等参数，以保持电路性能的稳定。
失调电压调整技术
总结词
失调电压调整技术是提高运放精度的关键措施之一， 通过调整运放的失调电压，可以减小运放的输入误差 。
放大器设计
总结词
放大器是运算电路中用于信号放大的单元， 其精度受到运放精度的直接影响。
详细描述
放大器的作用是将输入信号进行放大，以便 后续处理。如果运放的精度不高，会导致放 大后的信号存在误差，从而影响整个运算电 路的性能。因此，在放大器设计中，需要选 择高精度的运放，以确保放大后的信号精度。
比较器设计
未来发展趋势和展望
运放参数详解,超详细
运放参数的详细解释和分析1—输入偏置电流和输入失调电流一般运放的datasheet中会列出众多的运放参数，有些易于理解，我们常关注，有些可能会被忽略了。
在接下来的一些主题里，将对每一个参数进行详细的说明和分析。
力求在原理和对应用的影响上把运放参数阐述清楚。
由于本人的水平有限，写的博文中难免有些疏漏，希望大家批评指正。
第一节要说明的是运放的输入偏置电流Ib和输入失调电流Ios .众说周知，理想运放是没有输入偏置电流Ib和输入失调电流Ios .的。
但每一颗实际运放都会有输入偏置电流Ib和输入失调电流Ios .我们可以用下图中的模型来说明它们的定义。
输入偏置电流Ib是由于运放两个输入极都有漏电流（我们暂且称之为漏电流）的存在。
我们可以理解为，理想运放的各个输入端都串联进了一个电流源，这两个电流源的电流值一般为不相同。
也就是说，实际的运入，会有电流流入或流出运放的输入端的（与理想运放的虚断不太一样）。
那么输入偏置电流就定义这两个电流的平均值，这个很好理解。
输入失调电流呢，就定义为两个电流的差。
说完定义，下面我们要深究一下这个电流的来源。
那我们就要看一下运入的输入级了，运放的输入级一般采用差分输入（电压反馈运放）。
采用的管子，要么是三级管bipolar，要么是场效应管FET。
如下图所示，对于bipolar,要使其工作在线性区，就要给基极提供偏置电压，或者说要有比较大的基极电流，也就是常说的，三极管是电流控制器件。
那么其偏置电流就来源于输入级的三极管的基极电流，由于工艺上很难做到两个管子的完全匹配，所以这两个管子Q 1和Q2的基极电流总是有这么点差别，也就是输入的失调电流。
Bipol ar输入的运放这两个值还是很可观的，也就是说是比较大的，进行电路设计时，不得不考虑的。
而对于FET输入的运放，由于其是电压控制电流器件，可以说它的栅极电流是很小很小的，一般会在fA级，但不幸的是，它的每个输入引脚都有一对ESD保护二极管。
全差分放大器(一)
图 ４ 分析差分放大器， 主差分放大器有两个反馈 通路， 每输入端一个。这自然形成两个反相放大器， 而反相拓扑结构很适合全差分放大器。两个反馈通 路 的 对 称 性 对 于 获 得 良 好 的 ＣＭＲＲ 性 能 很 重 要 。 ＣＭＲＲ 与 电 阻 匹 配 误 差 成 正 比 ， 电 阻 匹 配 误 差 为 ０．１％时， ＣＭＲＲ 为 ６０ ｄＢ。Ｖｏｃｍ 误差放大器的任务 是使输出共模电压与 Ｖｏｃｍ 引脚电压相等。对称反 馈时， 输出保持平衡， Ｖｏｕｔ ＋和 Ｖｏｕｔ－ 摆幅关于 Ｖｏｃｍ 输入电压对称。
电阻 Ｒ２ 和 Ｒ４ 的噪 声未经放大 直接强加到 输 出。可用 Ｅｒ２ 和 Ｅｒ４ 表示。
各噪声源相加得到总输出差分噪声（ Ｅｏｄ） ：
各噪声源以平方和的形式相加。与输入相关的 噪声被放大， 放大系数为电路噪声增益 Ｇｎ＝２／（β１＋ β２） 。如果采用同步反馈（ β１＝β２＝β） ， 则噪声增益 Ｇｎ＝ １／β＝１＋Ｒｆ ／Ｒｇ。
１ 集成全差分放大器
集成全差分放大器和标准电压反馈运算放大 器都有差分输入。全差分放大器是差分输出， 而标 准运算放大器是单端输出。对于全差分放大器， 其 输出是差分方式且输出共模电压可以独立于差分 电压设置。对于单端输出标准运算放大器， 输出共 模电压就是信号。标准运算放大器的输出和负向输 入之间通常有一条反馈通路。全差分放大器具有多 个反馈通路。 １．１ 全差分放大器内部电路
假定 ａ（ｆ）β１＞＞１ 且 ａ（ｆ）β２＞＞１， 式 １５ 简化为：
若电阻匹配， 即 Ｒ１＝Ｒ３， Ｒ２＝Ｒ４， 在图 ４ 电路 中， 反馈通路是平衡的， 因此β１＝β２＝β， 传递函数为：
全差动运放 精确的输出平衡
Fully Differential Operational Amplifiers with Accurate Output Balancing
MIHA1 BANU, MEMBER, IEEE, J O H N M. K H O U R Y , MEMBER, IEEE, A N D Y A N N I S TSIVIDIS, FELLOW, IEEE
1410
TABLE I
Hale Waihona Puke IEEE JOURNAL OF SOLID-STATE CIRCUITS, VOL.
23. NO. 6, DECEMBER 1988
supply voltage supply current temperature range accuracy error due to supply voltage changes
el,.
131 A. J. M. Boomkamp and Ci. C. M. Meijer. “An accurate biomedical temperature transducer with on-chip microcomputer interface,” in Dig. Tech. Puperx. Europeun Solrd-Stute Circurts Conf.. Sept. 1985, pp. 214-217. G. C. M. Meijer, R. van Gelder, V. Nooder. J. van Drecht, and H. M. [41 M. Kerkvliet. “A three-terminal wide-range temperature transducer with microcomputer interfacing.” in Dig. Tech. Puper.y, Europeun Solid-Stute Circurts Conf., Sept. 1986, pp. 161-163. M. J. S . Smith, L. Bowman, and J. D. Meindl, “Analysis, design and performance of micropower circuits for a capacitive pressure sensor IC,” I E E E J . Solrd-Sture Circuits, vol. SC-21, pp. 1045-1056, Dec. 1986. G. C. M. Meijer, “An IC temperature transducer with an intrinsic reference.” IEEE J . Solid-State Circuits, vol. SC-15, pp. 370-373, June 1980. G. C. M. Meijer and K. Vingerling, “Measurement of the temperature dependence of the IC( V R E )characteristics of integrated bipolar transistors,” I E E E J . Solid-State Circuits, vol. SC-15, pp. 237-240, Apr. 1980. G. C. M. Meijer, “Thermal sensors based on transistors,” Sensor.\ und Actuutors. vol. 10. pp. 103-125. 1986. F. V. J. Sleeckx and W. G. C. Sansen, “A wide-range current controlled oscillator using JFET-bipolar technology.” IEEE J . Solid-Stute Circurts. vol. SC-15. pp. 875-881, Oct. 1980. B. Gilbert. “A versatile monolithic voltage-to-frequency converter.” IEEE J . Solid-Stute Circuits, vol. SC-11, pp. 852-864, Dec. 1976. R. C. Dobkin, ‘‘Input supply independent circuit,” U.S. Patent 3 930 172. Dec. 1975. B. L. Hart and R. W. J. Barker, “Modified current mirror with a voltage-following” capability.” Electron. Lett., vol. 18, pp. 970-972, 1982.
实验七全差分运放的仿真方法
◦ 随着频率的上升，A0会开始下降，A0下降至0dB时的频率即为 GBW；
相位裕度：
◦ 为保证运放工作的稳定性，当增益下降到0dB时，相位的移动应小 于180度，一般取余量应大于60度，即相位的移动应小于120度；
仿真开环增益的电路如下页所示。
V1为幅度为1，相位为0的交流信号。E0与E1为两个压控电压源 （VCVS），其增益分别为0.5与-0.5。e1 net9 net5 VCVS net7 net16 -0.5 .option acout=0
对I2进行AC分析。Voutp的幅相频特性，即为输出阻抗的幅相频特性。
转换速率：表示大信号工作时运放性能的一个重要参数，是运放输出 电压对时间的变化率。
图中，运放构成单位增益的反相放大器，输入端的V3为PWL，用于施 加差分输入电压。
注意：实际的运放指标仿真，要带上实际应用中所要连接 的的等效负载。
有兴趣的同学可以推导一下CMRR和PSRR仿真电路的测量 原理。
.probe vdb(Vop,Von) vp(Vop,Von)
V2取幅度为1V且偏置于V0上的交流电压源。对电路进行AC分析。 CMRR的值为: CMRR的幅值为=Vdb(Vop,Von)-Vdb(Vop) CMRR的相角为=Vp(Vop,Von)-Vp(Vop)
定义：PSRR可用下式表示： PSRR=20log[Av/(dVout/dVcc)]
1、了解和掌握全差分运放的各项指标的仿真方法。仿真结果。
Vdd = 3.3V 提示：进行仿真之前，对该基本运放进行直流扫描，确定工作点。
通过开环增益的仿真，我们将获得以下运放参数。
开环增益：
◦ 低频工作时(<200Hz)，运放开环放大倍数；
全差分放大器的概念及其优势
全差分放大器的概念及其优势目前，世界上大多数的高速模数转换器(ADC)都具有差分输入。
这些ADC被广泛的运用于多种终端的应用当中，但不仅仅局限于通信无线基础设施和回传，以及测试与测量示波器和频谱分析仪。
为了支持这一输入架构，工程师必须设计与ADC 进行差分对接的信号链。
为了获得最佳性能，用户必须在信号链上选择一个balun(平衡不平衡变换器)，虽然这可能会导致某些应用中的耦合问题。
然而，耦合问题并不是总是发生，特别是在某些需要DC分量的测试和测量应用中更是如此。
全差分放大器(FDA)是一种多用途的工具，它可以替代balun(或与它一同使用)的同时，并且提供多种优点。
与传统的使用单端输出的放大器相比，电路设计人员在使用由FDA实现的全差分信号处理频谱分析仪时，能够增加电路对外部噪声的抗扰度，从而将动态范围加倍，并且减少偶次谐波。
在这篇文章中，我们会回顾一下全差分放大器(FDA)的基本知识，FDA的重要技术规格，以及这些技术规格的含义，并且谈一谈如何使用一个balun类型的FDA，从而实现信号链与额外性能的对接。
FDA是什么?想象一下，如果你不使用高级器件——FDA集成电路来驱动差分ADC。
除了balun，一个解决方案就需要通过两个运算放大器来提供差分信号，其中一个运算放大器提供正(VIN+)输入信号，另外一个提供负(VIN-)输入信号。
如果想要在运算放大器(op amp)外部建立适当增益，你将总共需要使用8个电阻器，这设计起来将会十分复杂。
现在，工程师只需要一半数量的电阻器和一个IC，就可以使用一个FDA来提供ADC的单端至差分接口和一个差分至差分接口。
同时，这个IC无需balun 便可以使得DC分量导通，这一点不同于提供DC隔离的balun。
这个的关键点是在许多应用中需DC和低频的出色的频率响应。
那么，FDA到底是什么呢?基本上来说，FDA是具有两个放大器的器件。
主差分放大器(从VIN至VOUT)由多个反馈路径和Vocm误差放大器组成，而Vocm误差放大器更多情况下被称为共模输出放大器。
全差分运算放大器设计
全差分运算放大器设计岳生生（200403020126）一、设计指标以上华0.6um CMOS 工艺设计一个全差分运算放大器，设计指标如下：✧直流增益：>80dB✧单位增益带宽：>50MHz✧负载电容：＝5pF✧相位裕量：>60度✧增益裕量：>12dB✧差分压摆率：>200V/us✧共模电压：2.5V (VDD=5V)✧差分输入摆幅：>±4V二、运放结构选择运算放大器的结构重要有三种：（a ）简单两级运放，two-stage 。
如图2所示；（b ）折叠共源共栅，folded-cascode 。
如图3所示；（c ）共源共栅，telescopic 。
如图1的前级所示。
本次设计的运算放大器的设计指标要求差分输出幅度为±4V ，即输出端的所有NMOS 管的,DSAT NV之和小于0.5V ，输出端的所有PMOS管的,DSAT PV之和也必须小于0.5V 。
对于单级的折叠共源共栅和直接共源共栅两种结构，都比较难达到该要求，因此我们采用两级运算放大器结构。
另外，简单的两级运放的直流增益比较小，因此我们采用共源共栅的输入级结构。
考虑到折叠共源共栅输入级结构的功耗比较大，故我们选择直接共源共栅的输入级，最后选择如图1所示的运放结构。
两级运算放大器设计必须保证运放的稳定性，我们用Miller 补偿或Cascode 补偿技术来进行零极点补偿。
三、性能指标分析1、 差分直流增益 (Adm>80db)该运算放大器存在两级：（1）、Cascode 级增大直流增益（M1-M8）;（2）、共源放大器（M9-M12） 第一级增益1351113571135135753()m m m o o o o o m m m m o o o o m m g g gg gg G A R r rr r g g r r r r=-=-=-+第二级增益92291129911()m o o o m m o o gg G AR r rgg=-=-=-+整个运算放大器的增益：4135912135753911(80)10m m m m overallo o o o m m o o dB g g g gAA A g g g gr r r r ==≥++2、 差分压摆率 （>200V/us ）转换速率（slew rate ）是大信号输入时，电流输出的最大驱动能力。
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全差分运放电容精度
全差分运放是一种常用的放大器，具有很高的放大精度和抗干扰能力。
而电容精度则是指电容器的实际值与标称值之间的差异。
在电路设计中，电容精度对系统的性能和稳定性有很大影响。
因此，在选择全差分运放时，需要考虑其对电容精度的影响。
在使用全差分运放时，通常需要将电容器放置在反馈回路中，以达到一定的滤波效果。
但是，电容器具有一定的温度稳定性和时间稳定性，这些因素都会影响电容精度。
因此，在设计电路时，需要综合考虑运放和电容器的特性，以达到最佳的性能。
为了提高电路的精度和稳定性，可以采用一些方法，例如使用温度补偿电容器、选择稳定性较好的全差分运放等。
此外，还可以采用数字校准的方法，通过软件算法来校准电路中的偏差，从而提高整个系统的精度和稳定性。
在实际应用中，需要对全差分运放和电容器的特性进行充分了解，并根据具体需求进行选择和设计，以达到最佳的性能和稳定性。
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