在這篇文章中，小編將對運算放大器需具備的真正跨越失真電源的晶體管設計予以介紹，和小編一起來閱讀以下內容吧。
一、運算放大器
運算放大器（常簡稱為“運放”）是具有很高放大倍數(shù)的電路單元。在實際電路中，通常結合反饋網(wǎng)絡共同組成某種功能模塊。由于早期應用于模擬計算機中，用以實現(xiàn)數(shù)學運算，故得名“運算放大器”，此名稱一直延續(xù)至今。運放是一個從功能的角度命名的電路單元，可以由分立的器件實現(xiàn)，也可以實現(xiàn)在半導體芯片當中。隨著半導體技術的發(fā)展，如今絕大部分的運放是以單片的形式存在。現(xiàn)今運放的種類繁多，廣泛應用于幾乎所有的行業(yè)當中。
目前運算放大器主體部分已集成化, 故運算放大器也稱為集成放大電路,采用半導體制造工藝將二極管,三級管,電阻等元件及它們之間的邊線,集成在一塊半導體基片上,構成一個具有特定功能的完整電路系統(tǒng)。
其實內部是一個高放大倍數(shù)的直接耦合放大電路,內部一般包括:輸入級,中間級,輸出級和偏置電路四部分.它們的關系可表示如下圖:
二、應用單電源運算放大器—跨越失真電源的晶體管設計
電源電壓值下降，而信號的質量和完整性不斷提高。這種情況下，服務于一些應用（例如：高、DS或SAR轉換器系統(tǒng)等）的基本模擬器件都能感覺到那些難以達到較高軌至軌輸入性能的放大器不堪重負。簡單的軌至軌運算放大器（op amp）必須具有一個真正跨越失真電源的晶體管設計。在許多應用電路中，這種要求都是沒有商量余地的。
集成電路設計人員借助了其他器件的技術來解決這個問題。現(xiàn)在，再平常不過的充電泵用來將放大器的一個單差動輸入級推至正電源以上（請參見圖1）。放大器設計人員將開關機制頻率置于放大器帶寬之上，并讓開關噪聲維持在放大器理論噪聲底限以下。
圖 1 OPA635 和 OPA333 單電源放大器的輸入拓撲
那么，帶充電泵的單差動輸入級給您帶來了什么呢？您的放大器共模抑制比（CMRR）有望增加20dB到30dB。如果放大器是在某個緩沖結構中，則這種增加便具有積極的影響。您還可以將放大器總諧波失真度降低近10x。因此，如果您使用一個輸入級中具有充電泵的放大器來驅動高SAR或DS轉換器，您會發(fā)現(xiàn)您的系統(tǒng)性能提高了。
例如，由一個緩沖結構運算放大器驅動的ADC的總諧波失真，等于ADC和運算放大器失真貢獻度的方和根。這種結構下，系統(tǒng)THD 為：
THD OPA-%為百分比單位運算放大器產(chǎn)品說明書的THD規(guī)范。
利用這些公式，如果帶互補輸入級的運算放大器具有0.004% （VIN=4 Vp–p）的THD規(guī)范，并且16位SAR ADC具有–99 dB的THD規(guī)范，則系統(tǒng)THD為–88dB?；蛘撸绻?a href="/tags/運算放大器" target="_blank">運算放大器的輸入級有一個0.0004%（VIN=4 Vp–p） THD規(guī)范的充電泵（請參見圖 1），則系統(tǒng)THD變?yōu)楱C98 dB。
單電源放大器始終緊跟高轉換器的發(fā)展。這是通過設計許多創(chuàng)新放大器電路拓撲（例如：帶充電泵的輸入級）來實現(xiàn)的。盡管充電泵是一種很好的權宜之計，但我們仍追求更低電壓的系統(tǒng)電源，和更高的信號完整性。
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