下圖形象的說明了運放的輸入端阻抗的特性,。主要有兩個參數(shù),,輸入阻抗和輸入電容。對于電壓反饋型運入,輸入阻抗主要由輸入級的決定,,一般BJT輸入級的運放,。的共模輸入阻抗會大于40MΩ。差模輸入阻抗大于200GΩ,。對于JFET和CMOS輸入級的運放,,輸入阻抗要大的多。這個阻抗通常表現(xiàn)為電阻性,。作為常識被我們所熟知,。
更值得我們多加關注的是運放的輸入電容。這個參數(shù)通常在datasheet的表格中所列出,,但常被忽視。運放的輸入電容,,通常分為共模輸入電容Ccm和差模輸入電容Cdiff,。如下面是OPA376的datasheet中列出的輸入電容。
對于有EMI抑制特性的運放,,如LMV832,,它的輸入電容會被設計的正大的些。下面是帶EMI抑制功能的LMV832的輸入電容值,。
運放的輸入共模電容Ccm 和差模電容 Cdiff會形成運放的輸入電容 Cin,。在許多應用中,運算放大器的輸入電容都不會造成問題,。但在某些應用中會引起放大電路的不穩(wěn)定,。尤其是反向輸入端的電容,是放大電路不穩(wěn)定的幾大罪魁禍首之一,。如下圖所示是運放在有輸入電容的影響下的模型,。
這個反向輸入端的電容會在運放的環(huán)路增益中引入一個極點。正是這個極點的存在,,在某些條件下,,可能會引起放大電路的不穩(wěn)定。
運放輸入電容引入的極點如下式,。即使這個極點0-dB交截越頻率之內,,而是非常靠近0-dB交越頻率,,它也有可能引起問題,。在這個極點的頻率點上,相位會有45度的相位延遲,,它很可能減少放大電路的相位裕度,。如放大電路的0-dB交截越頻率是2MHz。在2MHz處的相位裕度是89°。 如果這個極點的頻率點也在2MHz處,,它將使相位裕度減少45°,。而變?yōu)?phi; = 89° – 45° = 44°。 44度的相位裕度就顯得的不夠了,。
通常放大電路的輸入電容不只由運放的輸入電容組成,,還包括布線引起的雜散電容和引腳電容。應盡量避免運算放大器反相輸入端存在外部雜散電容,,尤其是在高速應用中,。反相輸入周圍區(qū)域應去除接地層,從而最大程度地減小PC板雜散電容,,此外,,該引腳的所有連接都應盡量短。
在一些應用,,常會加入反饋電容來增加放大電路的穩(wěn)定,,加入反饋電容后的電路的環(huán)路增益為,可見反饋補償電容給環(huán)路增益中引入了一個零點,。
關于運放電路穩(wěn)定性,,可以參閱Tim Green的系列文章。
Operational Amplifier Stability,。