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输入阻抗和输入电容

下面的图1以图形方式说明了运算放大器的输入阻抗的特性。有两个主要参数,输入阻抗和输入电容。对于电压反馈型传输,输入阻抗主要由输入级(通常为BJT输入级运算放大器)确定。共模输入阻抗将大于40MΩ。差模输入阻抗大于200GΩ。对于JFET和CMOS输入级运算放大器,输入阻抗要大得多。该阻抗通常看起来是电阻性的。这是我们众所周知的常识。图1运算放大器输入端的阻抗特性更值得我们注意的是运算放大器的输入电容。该参数通常在数据表中列出,但经常被忽略。运算放大器的输入电容通常分为共模输入电容Ccm和差模输入电容Cdiff。下面的图2是OPA333数据手册中列出的输入电容。图2中OPA333的输入电容被设计为对于具有EMI抑制特性的运算放大器(例如LMV832)更大。下图3是具有EMI抑制功能的LMV832的输入电容值。图3中运算放大器的输入共模电容Ccm和差模电容Cdiff将形成运算放大器的输入电容Cin。在许多应用中,运算放大器的输入电容不会引起问题。但是在某些应用中,会引起放大电路的不稳定。特别地,反向输入端子的电容是放大电路不稳定的主要原因之一。如下图4所示,它是受输入电容影响的模型。在图4的等效模型中,反相输入端的电容器将在运算放大器的环路增益中引入一个极点。在某些情况下,可能会导致放大电路的不稳定,这是极的存在。运算放大器的输入电容引入的极点如下。即使此极点在0dB交叉频率之内,但非常接近0dB交叉频率,也可能会引起问题。在该极点的频率点,相位将具有45度的相位延迟,这可能会减小放大器电路的相位裕度。例如,放大电路的0dB截止频率为2MHz。 2MHz时的相位裕度为89°。如果该极点的频率也为2MHz,它将使相位裕度降低45°。变为φ= 89°–45°= 44°。 44度的相位裕度不足。通常,放大器电路的输入电容不仅由运算放大器的输入电容组成,而且还包括由布线引起的杂散电容和引脚电容。避免在运算放大器的反相输入端使用外部杂散电容,尤其是在高速应用中。反相输入周围的区域应去除接地层,以最小化PC板的杂散电容。此外,与此引脚的所有连接应尽可能短。在某些应用中,通常会添加反馈电容器以提高放大电路的稳定性。添加反馈电容器后,电路的环路增益为。可以看出,反馈补偿电容器在环路增益中引入了零点。