电流反馈运算放大器
运算放大器的基本原理
运算放大器的基本原理
运算放大器(Operational Amplifier,简称OP、OPA、OPAMP)是一种直流耦合﹐差模(差动模式)输入、通常为单端输出(Differential-in, single-ended output)的高增益(gain)电压放大器，因为刚开始主要用于加法，乘法等运算电路中，因而得名。
一个理想的运算放大器必须具备下列特性：无限大的输入阻抗、等于零的输出阻抗、无限大的开回路增益、无限大的共模排斥比的部分、无限大的频宽。
最基本的运算放大器如图1-1。
一个运算放大器模组一般包括一个正输入端(OP_P)、一个负输入端(OP_N)和一个输出端(OP_O)。
通常使用运算放大器时，会将其输出端与其反相输入端(inverting input node)连接，形成一负反馈(negative feedback)组态。
原因是运算放大器的电压增益非常大，范围从数百至数万倍不等，使用负反馈方可保证电路的稳定运作。
但是这并不代表运算放大器不能连接成正回馈(positive feedback)，相反地，在很多需要产生震荡讯号的系统中，正回馈组态的运算放大器是很常见的组成元件。
开环回路运算放大器如图1-2。
当一个理想运算放大器采用开回路的方式工作时，其输出与输入电压的关系式如下：
Vout = ( V+ -V-) * Aog。
运算放大器
运算放大器绪论运算放大器是电压控制型电压源模型，其增益（放大倍数）非常大。
运算放大器有5个端子、4个端口的有源器件。
其符号和内部结构如图1所示：图1 运算放大器模型和内部结构图图中电压VCC和VEE是由外部电源提供，通常决定运算放大器的输出电压等级。
符号“＋”和“—”分别表示同相和反相。
输入电压Vp和Vn以及输出电压Vo都是对地电压。
运算放大器的五个接线端构成了一个广义节点，如果电流按照图1所示定义，根据KCL （基尔霍夫电流定律）有如下公式：因此，为了保持电流平衡，我们必须将所有电流都包括进来，这是根据有源器件的定义得出的。
如果我们仅仅考虑输入和输出电流来列出KCL，则等式不成立，即：运算放大器的等效电路模型如图2所示。
电压Vi是输入电压Vp和Vn的差值即Vi＝Vp －Vn。
Ri是放大器的输入电阻，Ro是输出电阻。
放大参数A称为开环增益。
运算放大器的开环结构定义为：运算放大器的结构中不包括将输入和输出端连接起来的回路。
图2 运算放大器的等效电路模型如果输出端不接任何负载，输出电压为：该公式说明，输出电压Vo是与输入电压Vp和Vn之差的函数。
因此可以说该运算放大器是差值放大器。
大多数实际的运算放大器的开环放大倍数是非常大的。
例如，比较常用的741型运算放大器，它的放大倍数为200000Vo/Vi，甚至一些运算放大器的放大倍数达到108 Vo/Vi。
反映输入电压和输出电压关系的曲线称为电压传输特性，而且该曲线是放大器电路设计和分析的基础。
运算放大器的电压传输曲线如图3所示：图3 电压传输特性曲线注意：该曲线有2个变化区域，一个为在Vi＝0V附近时，输出电压和输入电压成正比例放大，称之为线性区域；另一个为Vo随Vi改变而不变的区域，称之为饱和区（或非线性区）。
可以通过设计让运算放大电路工作在上述的2个区域。
在线性区域Vo和Vi直线的斜率是非常大的，实际上，它与开环放大倍数A相等。
例如，741运算放大器正负电源电压为VCC=+10V，VEE=－10V，Vo的饱和值（最大输出电压）一般在±10 V，而当A＝200000 Vo/Vi 时，可以算出输入的电压非常小：10/200,000 = 50μV。
常用运算放大器
2 AD8047AR 250 MHz,通用电压反馈运算放大器3 AD8047AR-REEL 250 MHz,通用电压反馈运算放大器4 AD8047AR-REEL7 250 MHz,通用电压反馈运算放大器5 AD8048AN 250 MHz,通用电压反馈运算放大器6 AD8048AR 250 MHz,通用电压反馈运算放大器7 AD8048AR-REEL 250 MHz,通用电压反馈运算放大器8 AD8048AR-REEL7 250 MHz,通用电压反馈运算放大器9 AD8055AN 单-低成本，300 MHz电压反馈放大器10 AD8055AR 单-低成本，300 MHz电压反馈放大器11 AD8055AR-REEL 单-低成本，300 MHz电压反馈放大器12 AD8055AR-REEL7 单-低成本，300 MHz电压反馈放大器13 AD8055ART-REEL 单-低成本，300 MHz电压反馈放大器14 AD8055ART-REEL7 单-低成本，300 MHz电压反馈放大器15 AD8056AN 双-低成本，300 MHz电压反馈放大器16 AD8056AR 双-低成本，300 MHz电压反馈放大器17 AD8056AR-REEL 双-低成本，300 MHz电压反馈放大器18 AD8056AR-REEL7 双-低成本，300 MHz电压反馈放大器19 AD8056ARM 双-低成本，300 MHz电压反馈放大器20 AD8056ARM-REEL 双-低成本，300 MHz电压反馈放大器21 AD8056ARM-REEL7 双-低成本，300 MHz电压反馈放大器22 AD8057ACHIPS 单-低成本，高性能，电压反馈，325 MHz 放大器23 AD8057AR 单-低成本，高性能，电压反馈，325 MHz 放大器24 AD8057AR-REEL 单-低成本，高性能，电压反馈，325 MHz 放大器25 AD8057AR-REEL7 单-低成本，高性能，电压反馈，325 MHz 放大器26 AD8057ART-REEL 单-低成本，高性能，电压反馈，325 MHz 放大器27 AD8057ART-REEL7 单-低成本，高性能，电压反馈，325 MHz 放大器28 AD8058ACHIPS 双-低成本，高性能，电压反馈，325 MHz 放大器29 AD8058AR 双-低成本，高性能，电压反馈，325 MHz 放大器30 AD8058AR-REEL 双-低成本，高性能，电压反馈，325 MHz 放大器31 AD8058AR-REEL7 双-低成本，高性能，电压反馈，325 MHz 放大器32 AD8058ARM 双-低成本，高性能，电压反馈，325 MHz 放大器33 AD8058ARM-REEL 双-低成本，高性能，电压反馈，325 MHz 放大器34 AD8058ARM-REEL7 双-低成本，高性能，电压反馈，325 MHz 放大器35 AD8001SMD 800MHz,50mW电流反馈放大器36 AD846AN 450V/ms,精密电流反馈运算放大器37 AD846BN 450V/ms,精密电流反馈运算放大器38 AD846AQ 450V/ms,精密电流反馈运算放大器39 AD846BQ 450V/ms,精密电流反馈运算放大器40 AD846SQ 450V/ms,精密电流反馈运算放大器41 AD846SQ/883B 450V/ms,精密电流反馈运算放大器42 5962-8964601PA 450V/ms,精密电流反馈运算放大器43 OP260AZ 2路高速电流反馈型运算放大器44 OP260EZ 2路高速电流反馈型运算放大器46 OP260GP 2路高速电流反馈型运算放大器47 OP260GS 2路高速电流反馈型运算放大器48 OP260ARC/883 2路高速电流反馈型运算放大器49 SSM2024P 4组电流控制放大器50 AD8005ART 270MHz 400mA电流反馈型放大器51 OPA2650P 双路-宽带,低功耗，电压反馈运算放大器52 OPA2650PB 双路-宽带,低功耗，电压反馈运算放大器53 OPA2650U 双路-宽带,低功耗，电压反馈运算放大器54 OPA2650UB 双路-宽带,低功耗，电压反馈运算放大器55 OPA2650E 双路-宽带,低功耗，电压反馈运算放大器56 OPA2658P 双路-宽带,低功耗,电流反馈运算放大器57 OPA2658U 双路-宽带,低功耗,电流反馈运算放大器58 OPA2658UB 双路-宽带,低功耗,电流反馈运算放大器59 OPA2658E 双路-宽带,低功耗,电流反馈运算放大器60 OPA2680U 双路-宽带,电压反馈运算放大器，带使能--------------------------------------------------------------------CA3130高输入阻抗运算放大器CA3140高输入阻抗运算放大器CD4573四可编程运算放大器MC14573,ICL7650斩波稳零放大器LF347带宽四运算放大器KA347，LF351BI-FET单运算放大器LF353BI-FET双运算放大器LF356BI-FET单运算放大器LF357BI-FET单运算放大器LF398采样保持放大器LF411BI-FET单运算放大器LF412BI-FET双运放大器LM124低功耗四运算放大器(军用档)LM1458双运算放大器LM148四运算放大器LM224J低功耗四运算放大器(工业档)LM2902四运算放大器LM2904双运放大器LM301运算放大器LM308运算放大器LM308H运算放大器（金属封装）LM318高速运算放大器LM324，LM348四运算放大器HA17324,KA324四运算放大器LM358通用型双运算放大器HA17358，LM380音频功率放大器LM386-1，LM386-3音频放大器NJM386D,UTC386音频放大器LM386-4音频放大器LM3886音频大功率放大器LM3900四运算放大器LM725高精度运算放大器LM733带宽运算放大器LM741通用型运算放大器HA17741，MC34119小功率音频放大器NE5532高速低噪声双运算放大器NE5534高速低噪声单运算放大器TL062BI-FET双运算放大器TL064BI-FET四运算放大器NE592视频放大器OP07-CP精密运算放大器OP07-DP精密运算放大器TBA820M小功率音频放大器TL061BI-FET单运算放大器TL072BI-FET双运算放大器TL074BI-FET四运算放大器TL081BI-FET单运算放大器TL082BI-FET双运算放大器TL084BI-FET四运算放大器。
电压反馈型运算放大器的增益和带宽
Page 3 of 8
-
-
-
R1
+
+
IN
B
R1
C
R2
MT-033
环路增益 开环增益与闭环增益之差称为环路增益，如图3所示。环路增益给出了可以在给定频率下 施加于放大器的负反馈量。
GAIN dB
OPEN LOOP GAIN
LOOP GAIN
CLOSED LOOP GAIN
NOISE GAIN
fCL
LOG f
LOG f
图5：增益带宽积
Page 5 of 8
MT-033
例如，如果有这样一个应用，要求闭环增益为10，带宽为100 kHz，则需要一个最低增益带宽 积为1 MHz的运算放大器。但这有点把问题过度简单化了，因为增益带宽积变化极大，而且在 闭环增益与开环增益相交的位置，响应实际上要低3 dB。另外，还应该允许一定的额外余量。 在上述应用中，增益带宽积为1 MHz的运算放大器是最低要求。保险起见，为了实现要求的 性能，因数至少应该是5。因此选择了增益带宽积为5 MHz的运算放大器。 稳定性标准 反馈稳定性理论认为，闭环增益必须在不大于6 dB/8倍频程(单极点响应)的斜率下与开环增 益相交，才能使系统实现无条件稳定。如果响应为12 dB/8倍频程(双极点响应)，则运算放 大器会发生振荡。简单起见，不妨这样设想，每个极点增加90°相移。两个极点则会产生 180°的相移，而180°的相移会使负反馈变成正反馈，即振荡。 那么问题是：为什么要用单位增益下不稳定的放大器呢？答案是，对于给定的放大器，如 果该放大器设计时未考虑单位增益稳定性，则可在较高增益下提高带宽。这类运算放大器 有时被称为非完全补偿运算放大器。然而，仍需满足稳定性标准，即闭环增益必须在6 dB/8倍频程(单极点响应)的斜率下与开环增益相交。否则，放大器将会振荡。因此，非完 全补偿运算放大器仅在数据手册中规定的较高增益下保持稳定。 举例来说，不妨比较图6中的开环增益图。图中的三种器件，AD847、AD848 和 AD849基 本上采用相同的设计，只是内部补偿机制不同。AD847为单位增益稳定型，规定增益带宽 为50 MHz。AD848在增益为5或以上时保持稳定，其增益带宽为175 MHz。AD849在增益为 25或以上时保持稳定，其增益带宽为725 MHz。由此可见，在基本设计相同的情况下，可 以通过修改运算放大器的内部补偿机制来产生不同的增益带宽积，其为最低稳定增益的函 数。
高速运算放大器型号列表
高速运算放大器——型号列表 制造商 产品类别 产品型号产品描述 ADI 公司 电压反馈高速运放AD812AR 低功耗电流反馈双运放 SN10501D 低失真,满幅输出高速运算放大器 SN10501DBVT低失真,满幅输出高速运算放大器 THS4120CD3.3V,100MHZ 全差分满幅度输出运放 THS4120ID3.3V,100MHz,43V/μs,全差分CMOS 运放(带关断功能) THS4121CD100MHZ 全差分满幅度输出运放 THS4130ID完全差分输入输出低噪声运放(带关断功能) THS4150ID完全差分输入输出高限斜率运放(带关断功能) THS4271D高速、高转换率、低失真差分运放 THS4275D高速、高转换率、低失真差分运放（关断功能） THS4500CD高速全差分运放 THS4501CD高速全差分运放 THS4505D宽带宽低失真全差分运放 TI 差分高速运放 THS7530PWP 高速全差分运放OPA2658U 双路,高速,低功耗,宽带,电流反馈型运放 OPA2677U 双路,宽带,高输出电流运放OPA2681U 双路,超高速,宽带,带关断功能,电流反馈型运放 OPA2684ID 双路,低功耗,电流反馈型运放OPA2691ID 双路,宽带,电流反馈运放带关断功能 OPA4658U 低功耗电流反馈运放OPA4684ID 四路,低功耗,电流反馈型运放OPA603AP 高速电流反馈放大器OPA658P 宽带,低功耗,电流反馈型运放OPA658U 宽带,低功耗,电流反馈型运放OPA685U 超带宽,电流反馈运放,带关断功能 OPA691ID 宽带,带关断功能,电流反馈型运放 THS3001CD 超高速,电流反馈运放THS3001ID 超高速,电流反馈运放THS3061D 单通道高速电流反馈运放THS3062D 双通道高速电流反馈运放THS3091D 单通道高速电流反馈运放THS3092D 双通道高速电流反馈运放THS3110CD 低噪声单通道高速运放THS3115ID 高输出电流运放电流反馈高速运放 THS3202D 2G 低失真电流反馈运放OPA2652U 双路,700MHZ,电压反馈运放TI 公司 电压反馈高速运放 OPA2690I-14D双路,高速,宽带,电压反馈型运放OPA2690ID双路,高速,宽带,电压反馈型运放 OPA2822U双路,低噪声,高速运放 OPA4650U四路, 高速,宽带,低功耗,电压反馈型运放 OPA642U高速运放 OPA650U高速,宽带,低功耗,电压反馈型运放 OPA657U1.6GHz,低噪音, FET 输入,高速,电压反馈型运放 OPA687U超高速,宽带,低功耗带关断功能电压反馈型运放 OPA690ID宽带,电压反馈运放带关断功能 OPA690IDBVT宽带,电压反馈运放带关断功能 SN10502D高速轨对轨视频运放 SN10503D低失真高速轨对轨运放 THS4001CD电压反馈放大器 THS4001ID电压反馈放大器 THS4011ID290MHz 低失真高速电压反馈单通道放大器 THS4021CD电压反馈放大器 THS4022ID电压反馈放大器 THS4052CD电压反馈放大器 THS4062CD180MHz 高速双放大器 THS4082CD175-MHz 双路低功耗电压反馈运放 THS4211D高速,极低失真电压反馈运放 THS4221D低噪声高速运放 THS4221DGN低噪声高速运放 THS4225D低噪声高速运放 THS4225DGN低噪声高速运放 EL4543IU 带共模同步译码功能的三通道差分双绞线驱动器 EL5171IS单通道,250MHz 差分双绞线驱动器 EL5172IS单通道,250MHz 差分线性接收器,单输出运算放大器 EL5172IY单通道,250MHz 差分线性接收器,单输出运算放大器 EL5410CS四路 30MHz 满幅输入输出运放 INTERSIL 公司 差分高速运放 EL9110IU差分接收器(5 pole),和均衡器 LT6230-10 LT1226LT1993-2LT1886LT6553LT6554LT1222LT1397LT1396LT1395LINEAR公司 高速放大器 LT1819LT1192LT1194LT1807LT1806LT1399LT1399HV LT6402-20 LT1398LT1254LT1253LT1252LT1815LT1817LT1816LT6231LT6232LT6230LT1739LT6211LT1794LT6300LT6210LT1809LT1810LT1203LT1225LT1205LT1221LT1227LT1259LT1260LT6551LT6550LT1814LT6206LT1813HV LT1229LT1228LT1230LT6205LT1223LT6207 LT1812 LT1204 LT1469 LT1191 LT1468 LT1805 LT1803 LT1193 LT1801 LT1800 LT1802 LT1804 LT1363 LT1994 LT1365 LT1206 LT1207 LT1126 LT1127 LT1795 LT1497 LT1360 LT1187 ,LT1364 LT1195 LT1362 LT1361 LT1190 LT1209 LT1632 LT1208 LT1633 LT1224 LT1220 LT1630 LT1631 LT1213 LT1214 LT1358LT1359 LT1216 LT1215 LTC6241 LTC6242 LT1355 LT1354 LT1356 LT1797。
运算放大器
运算放大器（英语：Operational Amplifier，简称OP、OPA、OPAMP、运放）是一种直流耦合，差模（差动模式）输入、通常为单端输出（Differential-in, single-ended output）的高增益（gain）电压放大器，因为刚开始主要用于加法，减法等模擬运算电路中，因而得名。
通常使用运算放大器时，会将其输出端与其反相输入端（inverting input node）连接，形成一负反馈（negative feedback）组态。
原因是运算放大器的电压增益非常大，范围从数百至数万倍不等，使用负反馈方可保证电路的稳定运作。
但是这并不代表运算放大器不能连接成正反馈（positive feedback）组态，相反地，在很多需要产生震荡信号的系统中，正反馈组态的运算放大器是很常见的组成元件。
运算放大器有许多的规格参数，例如：低频增益、单位增益频率（unity-gain frequency）、相位边限（phase margin）、功耗、输出摆幅、共模抑制比（common-mode rejection ratio）、电源抑制比（PSRR，power-supply rejection ratio）、共模输入范围（input common mode range）、电压摆动率（slew rate）、输入偏移电压（input offset voltage，又译：失调电压）、还有噪声等。
目前运算放大器广泛应用于家电，工业以及科学仪器领域。
一般用途的集成电路运算放大器售价不到一美元，而现在运算放大器的设计已经非常可靠，输出端可以直接短路到系统的接地端（ground）而不至于被短路电流（short-circuit current）破坏。
目录[隐藏]∙ 1 运算放大器的历史∙ 2 运算放大器的基础o 2.1 电路符号o 2.2 理想运算放大器的操作原理▪ 2.2.1 开回路组态▪ 2.2.2 负反馈组态▪ 2.2.2.1 反相闭回路放大器▪ 2.2.2.2 非反相闭回路放大器▪ 2.2.3 正反馈组态∙ 3 实际运算放大器的局限o 3.1 直流的非理想问题▪ 3.1.1 有限的开回路增益▪ 3.1.2 有限的输入阻抗▪ 3.1.3 大于零的输出阻抗▪ 3.1.4 大于零的输入偏压电流▪ 3.1.5 大于零的共模增益o 3.2 交流的非理想问题o 3.3 非线性的问题o 3.4 功率损耗的考量∙ 4 在电路设计中的应用∙ 5 直流特性∙ 6 交流特性∙7 运算放大器的应用∙8 741运算放大器的内部结构o8.1 电流镜与偏压电路o8.2 差分输入级o8.3 增益级o8.4 输出级∙9 CMOS运算放大器的内部结构∙10 其他应用∙11 参见∙12 参考资料与附注∙13 外部链接[编辑]运算放大器的历史第一个使用真空管设计的放大器大约在1930年前后完成，这个放大器可以执行加与减的工作。
运算放大器电路原理
运算放大器电路原理运算放大器（Operational Amplifier，简称Op-Amp）是一种极为重要的电子元器件，广泛应用于各种电路中。
它具有高增益、差分输入、单端输出等特点，能够放大电压、电流和功率等信号，并提供微弱信号的放大和处理功能。
本文将介绍运算放大器的基本原理及其电路结构。
一、运算放大器的基本原理运算放大器是一个多元件集成电路（IC），通常由几个晶体管、电阻和电容器等元件组成。
它的核心部分是一个差分放大器，具有高增益特性。
运算放大器的输出电压与输入电压之间的关系可以通过下面的公式表示：Vout = Av (V+ - V-)其中，Vout为输出电压，Av为放大器的开环增益，V+和V-分别为非反相输入和反相输入。
二、运算放大器的电路结构运算放大器的电路图可以简化为以下几个主要部分：1.差动放大器：差动放大器是运算放大器的核心部分，它由两个输入电源、两个输入电容和两个晶体管等电路组成。
它的作用是将输入信号进行差分放大，增益高达几千倍。
2.电流镜：电流镜是一个由晶体管组成的电流源，用于提供稳定的电流输出。
它的作用是保持差动放大器的工作点稳定，使得差动放大器的输出可以线性放大。
3.级联放大器：级联放大器由多个差分放大器组成，用于提高整个运算放大器的放大倍数。
每个差分放大器都会放大之前的放大器的输出信号。
4.反馈网络：反馈网络是运算放大器的重要部分，通过它可以实现对输出信号进行控制和调整。
反馈网络可以分为正反馈和负反馈两种形式，具体的选择取决于应用的要求。
三、运算放大器的应用运算放大器在电子电路中具有广泛的应用，主要包括以下几个方面：1.信号放大：运算放大器可将输入信号放大到所需的幅度，用于增强微弱信号。
2.滤波：运算放大器可以配合电容器和电阻等元件，构成滤波电路，用于滤除不需要的频率成分，提取特定频率的信号。
3.比较器：运算放大器可以作为比较器使用，用于判断输入信号的大小关系，并输出相应的逻辑电平。
运算放大器的工作原理
运算放大器的工作原理放大器的作用：1、能把输入讯号的电压或功率放大的装置，由电子管或晶体管、电源变压器和其他电器元件组成。
用在通讯、广播、雷达、电视、自动控制等各种装置中。
原理:高频功率放大器用于发射机的末级，作用是将高频已调波信号进行功率放大，以满足发送功率的要求，然后经过天线将其辐射到空间，保证在一定区域内的接收机可以接收到满意的信号电平，并且不干扰相邻信道的通信。
高频功率放大器是通信系统中发送装置的重要组件。
按其工作频带的宽窄划分为窄带高频功率放大器和宽带高频功率放大器两种，窄带高频功率放大器通常以具有选频滤波作用的选频电路作为输出回路，故又称为调谐功率放大器或谐振功率放大器；宽带高频功率放大器的输出电路则是传输线变压器或其他宽带匹配电路，因此又称为非调谐功率放大器。
高频功率放大器是一种能量转换器件，它将电源供给的直流能量转换成为高频交流输出在“低频电子线路”课程中已知，放大器可以按照电流导通角的不同，运算放大器原理运算放大器（Operational Amplifier,简称OP、OPA、OPAMP）是一种直流耦合﹐差模（差动模式）输入、通常为单端输出（Differential-in, single-ended output）的高增益（gain）电压放大器，因为刚开始主要用于加法，乘法等运算电路中，因而得名。
一个理想的运算放大器必须具备下列特性：无限大的输入阻抗、等于零的输出阻抗、无限大的开回路增益、无限大的共模排斥比的部分、无限大的频宽。
最基本的运算放大器如图1-1。
一个运算放大器模组一般包括一个正输入端(OP_P)、一个负输入端(OP_N)和一个输出端(OP_O)。
图1-1通常使用运算放大器时，会将其输出端与其反相输入端（inverting input node）连接，形成一负反馈（negative feedback）组态。
原因是运算放大器的电压增益非常大，范围从数百至数万倍不等，使用负反馈方可保证电路的稳定运作。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
资料_电流反馈运算放大器的原理及应用电流反馈运算放大器的原理及应用北京航空航天大学1—12信箱(100083) 郭荣祥郭吉祥北京市英赛尔器件集团(100044)高工摘要：介绍了电流反馈运算放大器(CFA)的原理、特性、应用考虑及典型器件。
关键词：电流反馈运算放大器(CFA) 电压反馈运算放大器(VFA)1 概述世纪之交，随着通信和多媒体技术的迅猛发展，对高速集成电路的要求不断提高。
用电流模技术制造的电流反馈运算放大器(CFA)应运而生，以其独特的性能，赢得了电子工程师们的极大关注。
CFA与传统的电压反馈运算放大器(VFA)相比具有许多优点，最主要的特点是CFA的输入级抛弃了差动电路，而采用互补跟随电路，提高了输入级转换速率；CFA的闭环带宽与增益无关，不存在增益带宽积的限制。
除了结构设计考虑之外，制造工艺的改进也是十分重要的。
目前高速CFA和VFA一般都采用流行的互补双极型(CB)工艺。
近年来美国ADI公司推出了最新专利技术——介质隔离超高速互补双极型(XFCB)工艺，促使CFA 器件和应用发展到一个新阶段。
XFCB与CB工艺相比，器件速度更快，是CB工艺的5倍，供电电源低，仅要求±6V。
功率为CB工艺的1/8，高集成度、小尺寸使XFCB工艺生产的芯片成本与CB工艺相当。
用XFCB 工艺生产的CFA(AD8009)转换速率(SR)达到4500V/μs，-3dB单位增益带宽(fu)最小为1000MHz，而用X FCB生产的VFA(AD9632)SR为1200V/μs，-3dB单位增带宽为250MHz，可见用XFCB工艺制造的CFA可以获得比VFA高得多的性能。
对转换速率、大信号带宽要求较高的场合，通常用CFA代替VFA。
2 CFA的工作原理及特性CFA的工作原理图如图1所示，同相输入端具有很高的输入阻抗，其输入信号通过互补射极跟随器Q1和Q2，直接缓冲输出到反相输入端。
由于发射极电阻很小，所以反相输入端阻抗很低(一般为1 0～100Ω)。
图1 CFA的工作原理图Q1与Q2的集电极驱动电流镜Q3和Q4，该电流镜把反相输入的电流传输给高阻节点T(s)，该高阻节点特性用RT和CP表示。
假设给CFA同相输入端加一个阶跃信号，Q1立即把相应的电流输出供给外部反馈电阻，产生一个误差电流I，Q3同时把I加到高阻节点上。
高阻节点电压等于电流I乘以等效阻抗RT‖ZC。
可见CFA的开环增益T(s)是一个阻抗，而不是VFA中无量纲的开环电压增益A(s)，所以CFA也可称为互阻放大器。
因为误差电流I不受输入极偏置电流限制，所以理想CFA的SR不受限制，可以非常高。
电流镜从电源上取得电流，供给高阻节点。
负反馈环路迫使输出达到某个电压值，该电压值使反相输入的误差电流为0。
CFA的等效模型和相应的波特图如图2所示。
输入缓冲单元的输出阻抗为RO，输入误差电流为I，运用负反馈原理列出节点方程，可求得：V OUT V IN =1+R2/R11+jωCPR2(1+R0/R1+R0/R2)在闭环-3dB带宽f CL 处满足下式：2πf CL CPR2(1+RO/R1+RO/R2)=1当RO R1，RO R2时，由上式可得：f CL =1/2πCPR2图2 CFA的等效模型和波特图上式表明CFA由内部极点电容CP和外部反馈电阻R2决定，而与增益设置电阻R1无关。
由于f CL 与R 2成反比，所以制造商常把CFA的R2优化成某个特定值。
R2大于此值，带宽会降低；R2小于此值，CF A会由于高频寄生极点而产生振荡，工作不稳定。
从上面工作原理可以归纳出CFA的基本特性：(1)由于CFA的转换速率不受限制，所以在同样的制造工艺，同样的静态电源电流条件下，CFA能比VFA 获得更高的全功率带宽(FPBW)，CFA的全功率带宽和小信号带宽近似相等。
(2)由于CFA的反相输入电阻非常小，所以它对反相输入端杂散电容的敏感程度比VFA小很多。
把CFA 接成反相工作方式(如I/V转换器)会很有利。
(3)CFA的闭环带宽由内部极点电容和外部反馈电阻决定，与增益电阻无关。
而VFA具有恒定的增益带宽积，增益增加，带宽下降。
CFA带宽与增益无关的特性使它特别适用于可编程增益应用场合。
3 CFA的影响因素3 1 反馈电容的影响在讨论反馈电容的影响之前，首先介绍噪声增益(NG)的概念，因为应用NG可在波特图上分析系统稳定性。
对VFA，NG是运放输出噪声电压与输入端噪声电压之比。
直流NG可用来反映输入失调电压(及其它输入误差)对输出的影响。
无论同相放大器还是反相放大器，噪声增益都为1+R2/R1，而信号增益则不同。
对CFA，NG为输出噪声电压与反相输入端的噪声电流之比，用互阻表示。
根据CFA等效模型可以推出CFA的电流噪声增益CNG=R0+Z2(1+R0/Z1)。
NG在波特图上是频率的函数，如果反馈是纯电阻，那么NG是常数。
如果反馈环路中有电抗，那么NG会随频率而改变。
在对数坐标的波特图上零点频率fZ和极点频率fP决定NG的转折频率。
NG与开环增益的交点，不仅可确定闭环带宽，而且可用来分析稳定性。
在NG与开环增益交点处，开环响应的斜率小于40dB/十倍频，环路才能稳定。
图3用NG分析比较了VFA和CFA带一个反馈电容时电路的稳定性。
图3 反馈电容的影响从图3(b)中可以看出，单电容反馈的VFA，NG交点处的斜率是20dB/十倍频，这表明电路稳定。
而在图3(c)中，低频时CFA的CNG是R2(假定R0 Z1，Z2)，R2、C2确定第一个极点，随着频率增高，C2短路，反相端全部电流流过RO。
CFA通常选用推荐值R2作反馈电阻，闭环带宽f CL 由R2确定，附加极点频率fA比f CL 高，所以CFA的CNG与T(s)交点处的斜率为40dB/十倍频，这表明电路不稳定，可能产生振荡。
基于上述原因，CFA不适用于有反馈电容的电路，如有源积分器、有源低通滤波器等。
Sallen-Key有源滤波器除外，因为此电路中，CFA的反馈网络没有电容。
VFA在这方面则比CFA 灵活得多，用VFA可以构成多反馈的低通滤波器。
3 2 输入电容的影响在高速光电二极管前置放大器和电流输出DAC缓冲器应用中，常用高速VFA或CFA构成电流电压(I/V)转换器，如图4所示。
对VFA，输入电容C1在NG传递函数上形成频率为fZ=1/2πR2C1的零点，若无补偿，将引起电路不稳定，需加入反馈电容C2=C1/2πR2fu补偿。
图4 输入电容的影响对CFA，反相输入端阻抗RO很低，大大降低了运放对输入电容的敏感性。
C1产生fZ=1/2π(RO‖R2)C1≈1/2πROC1，比VFA的fZ高很多。
如果这个fZ在闭环带宽之外，完全可以不加任何补偿。
若要补偿可加入反馈电容C2=RO/R2·C1/2πR2f CL 实际应用中，若DAC满量程电流为4mA，输入电容C1=20pF，反馈电阻R2=500Ω，对fu=200MHz的VFA，C1产生fZ=1/2πR2C1=16MHz，要获得45°相位裕度，需加C 2=5 6pF电容补偿，信号带宽为57MHz。
但对f CL =200MHz，RO=50Ω的CFA来说，C1产生的零点频率fZ=1/2πROC1=160MHz，仅要求1 8pF的补偿电容，信号带宽为176MHz。
实际上，该零点很靠近CFA闭环带宽，可以不用补偿。
应当注意，CFA只有作为反向放大器使用时，才对反向输入电容不敏感。
在同相放大时，几皮法的杂散电容都会引起增益尖峰和不稳定。
另外，CFA用作高速电流输出DAC的I/V转换器时，反相输入阻抗低，加快了DAC电流切换。
两输入端间无需二极管限幅，提高了I/V转换的建立时间。
然而VFA 则不行，由于其输入阻抗高，易产生尖峰电压，需在两输入间加稳压二极管限制瞬间大电压。
3 3 噪声的影响运放噪声有两部分：低频噪声和中、高频处的白噪声。
低频噪声又称1/f噪声。
在高速运放应用中，通常关心的是总输出噪声有效值。
因为频带很宽，白噪声是输出噪声(有效值)的主要因素，1/f噪声可忽略。
对VFA，同相和反相输入端电流噪声一般相等，几乎不相关，宽带VFA电流噪声典型值为0 5～5pA/Hz，电压噪声典型值为2～20nV/Hz。
对CFA，两个输入端由于结构上的原因电流噪声不相同。
在大数情况下，电流噪声用两者较大的一个表示。
CFA输入端电流噪声典型值为5～40pA/Hz，输入电压噪声为1～5nV/Hz。
运放在高增益时，电压噪声起主要作用。
4 CFA的应用及典型器件4 1 CFA应用考虑CFA建立时间快，频带宽，失真小，噪声低，输出电流大，直流特性好，能在低电源电压下工作，可满足便携式通信设备低功耗、宽频带的要求。
它广泛用作高频增益单元、电缆驱动器、高速ADC前置放大器、高速DAC缓冲器、I V转换器等。
但在应用CFA时，还应考虑以下几个问题：(1)CFA反相输入端电阻不为0，会引起增益误差。
一般情况下，假设互阻抗为1MΩ，反馈电阻为1kΩ，RO为40Ω，这时单位增益会有0 1%的误差。
增益越高，增益误差越大。
所以CFA很少用于高增益场合，尤其是当要求增益绝对准确时，更是如此。
(2)CFA可以用来构成四电阻差分放大器，但同相输入端要接一个小电阻(100～200Ω)以减少时间常数的失配。
(3)容性负载对CFA会产生与VFA一样的问题，使反馈误差信号相移增加，相位裕量变坏，导致不稳定。
处理容性负载公认的方法是在运放输出与负载电容之间串接一个电阻，运放不直接驱动电容负载。
(4)CFA电源引脚须用引线短的电容接到大面积的地线层退耦。
一般用低电感的陶瓷表面封装电容(0 01μF～0 1μF)进行高频退耦，低频噪声用低电感钽电容(1～10μF)退耦。