运算放大器为什么采用差分放大？全差分OP输入失调大小计算实例

在下述的内容中，小编将会对运算放大器的相关消息予以报道，如果运算放大器是您想要了解的焦点之一，不妨和小编共同阅读这篇文章哦。

一、运算放大器为什么采用差分放大

运算放大器采用差分放大是因为差分放大器具有以下几个优点：

抑制共模干扰：差分放大器可以有效抑制输入信号中的共模干扰。共模信号是同时加在输入的两个端口上的信号，而差分放大器只放大两个输入端口之间的差分信号，因此共模信号会被抑制。

提高抗干扰能力：差分放大器对于来自环境的干扰信号具有较强的抑制能力，可以提高整个系统的抗干扰能力。

提高增益和线性度：差分放大器可以提高整体的增益和线性度，使得运算放大器在各种应用中都能够提供稳定、可靠的放大功能。

提高共模抑制比：对于差分信号的放大增益要大于对共模信号的放大增益，这就提高了共模抑制比，使得运算放大器在实际应用中更加可靠。

因此，运算放大器采用差分放大可以提高信号放大的效果，同时抑制共模干扰，提高整体的性能。

二、一个简单全差分OP输入失调大小计算的例子

在Razavi的书中，对一个电阻负载的的差分OP进行了失调计算，其结构如下所示：

书上已给出了该结构的Vos,in的计算过程，十分详细，这里不再抄一遍，毕竟抄书是一件无趣的事情。更有价值的是看到这个计算过程背后的一些思想，它可以给我们带来关于分析方法上的思考：

以 定义作为计算的切入点，即找到一个Vos,in值，使输出Vout=0；

器件不匹配的体现方法：左一半，VTH1=VTH，(W/L)1=W/L, R1=RD,ID1=ID；右一半，VTH2=VTH+△VTH，(W/L)2=W/L+△(W/L), R1=RD+△RD, ID1=ID+△ID；浓缩成一个原则就是：左边的值=标准值，右边的值=标准值+△。

忽略次要因素，如λ = γ = 0, μnCox的失配；

计算过程中将非线性部分，如根式用泰勒近似得到多项式形式，且忽略两小量乘积项（如△1*△2被忽略），以便得到能够对设计有指导意义的表达式。

对于上图所示的运放，将Vos,in的结果整理如下：

观察上面式（2），负载电阻的失配和晶体管尺寸失配随驱电压Vov的增大而增大；而VTH的失配则直接折合到输入。

对最终公式的的思考：

（1）为了减小Vosin，需要减小Vov，如果电流一定的情况下，则需要增加W/L，假设L保持不变，则需要增加W尺寸，这样一来Vov减小的同时W/L的失配其实也减小了。我们还知道，阈值VTH失配和W*L成反比，因此阈值失配也会减小。而且，Vov↓同时gm↑，也是实现更低噪声、更大的增益、更宽的输出摆幅和共模输入范围、更高的CMRR和PSRR所希望的。当然这里也有折中，实际上Vov要与放大器频率特性相互折衷，例如MOS管自身的本征频率fT是与Vov成正比的。

（2）RD的失配也是可以考虑减小的。RD一般是工艺电阻，保持阻值不变（即L/W不变）的同时可以考虑同比增大L和W，这样有益于降低电阻失配。

以上就是小编这次想要和大家分享的有关运算放大器的内容，希望大家对本次分享的内容已经具有一定的了解。如果您想要看不同类别的文章，可以在网页顶部选择相应的频道哦。