為你的輸入找到最合適的匹配

　　T博士：你不能只是投入更多的電流?

　　Dave：事實(shí)上，我們?cè)诠β暑A(yù)算方面比較緊張，所以我不得不另謀出路。

　　T博士：那么你做了什么?

　　Dave：哦，幾些天我在電腦前非常發(fā)愁，在嘗試一種舊的雙極方法之前，抱怨各種SPICE模擬器是不合時(shí)宜的。讓我來解釋一下。這個(gè)問題源于一個(gè)采用龐大輸入器件的CMOS放大器。CMOS的gm(增益)要比雙極器件更低，所以我們經(jīng)常通過使用非常大的器件來進(jìn)行補(bǔ)償。

　　T博士：聽起來電容也應(yīng)該很大。

　　Dave：沒錯(cuò)。放大器的輸入電容幾乎達(dá)到了微微法(這對(duì)一個(gè)高速視頻放大器來說是很大的)。

　　T博士：所以我們通常用一個(gè)反饋電容來補(bǔ)償以防止峰化(peaking)。

　　Dave：確實(shí)如此!但問題是，輸入電容會(huì)隨信號(hào)電壓而變化，其影響大到足以引起失真。

　　T博士：是不是就沒有辦法平衡它了呢?

　　Dave：起初我認(rèn)為可能沒有。我們經(jīng)常通過使一些東西成比例(ratiometric)的方法，來減少IC設(shè)計(jì)中的失真和需要控制的東西。也就是說，電路的一部分是另一個(gè)部分的一個(gè)簡(jiǎn)單倍數(shù)(simple multiple)，即增益的結(jié)果是簡(jiǎn)比(simple ratio)的。

　　T博士：這個(gè)聽起來很有趣，但它是如何工作的呢?

　　Dave：這就像我們的標(biāo)準(zhǔn)反饋方程，其中Gain = Rf/Rin。一個(gè)芯片上的RF和Rin會(huì)因溫度和工藝而有所不同。有一些芯片的Rf為10k，另一些將為8.756k，但我們需要的增益是不變的。如果我們用某種材料制作一個(gè)電阻(P多晶硅或N多晶硅等)，并使其成為一定形狀，最終將為1k左右。如果我們把10個(gè)Rf串聯(lián)在一起，我們將得到約10k。如果我們把5個(gè)Rin串聯(lián)在一起，我們將得到約5k。這使我們的增益達(dá)到了2。但是值得注意的是，由于Rf和Rin是出于相同的“單位電阻”，因而不管實(shí)際電阻值如何變化，電阻率都是相同(等于2)。我們把它叫做比例，而我們感興趣的結(jié)果-增益，只取決于該比率，而不是電阻的絕對(duì)值。

　　T博士：這個(gè)就像一個(gè)帶隙(bandgap)中的二極管比率(diode ratio)。

　　Dave：沒錯(cuò)!簡(jiǎn)單比率很好地控制了工藝、溫度和信號(hào)變化。最終，我發(fā)現(xiàn)在這個(gè)電路中負(fù)輸入端到放大器的阻抗約為10k，而正輸入端的阻抗非常低，大約為100歐姆。

　　T博士：慢著，這是因?yàn)檫@是一個(gè)CMOS放大器，而不是輸入電容嗎?

　　Dave：是的，但它們是由一個(gè)帶有輸出阻抗的源(前級(jí)輸出可能是另一個(gè)晶體管)驅(qū)動(dòng)的。

　　T博士：當(dāng)然。這在電路中創(chuàng)建了一個(gè)節(jié)點(diǎn)。

　　Dave：我知道你喜歡談?wù)摴?jié)點(diǎn)，所以讓我們聽聽你的高見。

　　T博士：信號(hào)路徑通過序列節(jié)點(diǎn)流經(jīng)一個(gè)電路。每個(gè)節(jié)點(diǎn)都具有儲(chǔ)存電荷(電容)和耗散電荷(電阻)的能力。這些值的乘積得出了該節(jié)點(diǎn)的時(shí)間常數(shù)。該時(shí)間常數(shù)的倒置就是極點(diǎn)(以弧度/秒表示)。

　　Dave：沒錯(cuò)。因此，我們的放大器在兩個(gè)輸入節(jié)點(diǎn)上都有極點(diǎn)，一個(gè)極點(diǎn)出自反饋?zhàn)杩购洼斎腚娙軨，而其他極點(diǎn)出自源阻抗和輸入電容C。

　　T博士：難道這些都是不一樣的嗎?

　　Dave：這就是問題。如果它們是一樣的，那么它們往往會(huì)抵消。

　　T博士：噢，是的。復(fù)雜版的Rf/Rin是Zf/Zin……如果它們相同，增益也相同(平坦)。