请教：高速运放是如何做到高速的？

只看该作者 · 2018-10-13 12:11

本帖最后由 and 于 2018-10-13 12:12 编辑

象TI、ADI那些指标恐怖的运放，其内部使用了什么神奇的技术，能够达到那么快的速度？

例如TI的LMH3401，其网站资料上描述的指标：
BW @ Acl (MHz) 7000
GBW (Typ) (MHz) 8000
Slew Rate (Typ) (V/us) 18000

详细链接在这里：
http://www.ti.com/product/lmh3401

他们是怎么做到的？

1万 · 2018-10-13 13:27

@xunkun977

1万 · 2018-10-13 15:05

肯定就是。

谢谢大家！

所谓的CFB模式。

差动输入的模式。

因为，此类IC内部晶体管的分布电容非常小，基本都是fF级别的。

所以即使补偿电容，为了稳定，也是很小的。

通常CFB模式，即使没有补偿，也是开环的类似一阶特性，故相位裕量接近90度，当然了，实际的这些电路，相位裕量在60度左右，即使补偿，电容也很小，所以，带宽很大，没有电流元的限制，只有电源电压的限制。

而且此类电路的输出，基本属于“开路”，几乎没有多大的负载电容，即使有pF级别的，也很容易补偿。

CFB是高速放大电路，而不是高精度的。

总的来说就是：CFB电路，开环方式，相位滞后，总是很小，接近一阶电路，相位裕量总能接近90度，或60度，不用补偿，或很小电容补偿即可，而且输出负载电容不大，电阻负载，近乎开路，所以，带宽可以很大，SR也很大。

再次感谢大家！

只看该作者 · 2018-10-13 17:45

ＯＴＢ发表于 2018-10-13 15:05
肯定就是。

谢谢大家！

不懂……给大师点个赞先！

大师可否详细科普下？

只看该作者 · 2018-10-14 16:52

用电流模的设计方法很早就有了吧，但这种高速运放gbp达到7-8Ghz,有效线性放大可达2GHZ并没有那么早诞生，可见主因还是因为工艺进步啦。

就cmos技术而言工艺尺寸减小可以带来管子速度提升是自然的事情，但是真正限制cmos 在高频应用的是cmos的基底在高频损耗太大，从而限制了更高频的应用吧，不过这种low-ghz的频率还好吧。

只看该作者 · 2018-10-15 07:18

ＯＴＢ发表于 2018-10-14 20:14
就好比。

谢谢大家！

再给大师点个赞！

1万 · 2018-10-15 09:07

Jack315 发表于 2018-10-15 07:18
再给大师点个赞！

然而大师什么都没有说。。。。。

只看该作者 · 2018-10-15 10:18

戈卫东发表于 2018-10-15 09:07
然而大师什么都没有说。。。。。

大师已经说了哈

2万 · 2018-10-15 10:33

这个，其实可以说是运放，也可以说不是运放。
这个就是宽带的放大器。

只看该作者 · 2018-10-15 10:38

运放的电路设计上先不说多少创新，至少工艺是跟上了，像CPU，7nm工艺就比14nm工艺频率高，运放也是。

1万 · 2018-10-15 13:22

本帖最后由ＯＴＢ于 2018-10-15 13:26 编辑

所谓的CFB。

谢谢大家！

其实是电压串联负反馈，而与电流模式无关。

对于学术界和教科书及其受害者们来说：是天上掉下来的馅饼。

因为，学术界和教科书及其受害者们并不了解CFB的工作原理，也不知道为何GBW如此之大。

这是与4558类运放的设计，刻意提高开环放大倍数的做法，完全不一样的做法——但学术界和教科书及其受害者们，并不知道这一点。

对于自动控制来说：执行机构很重要，也就是说，执行机关不听话，那么这个自控系统，无法工作。例如，控制一个压力或流量，作为执行机构的阀门，如果应该开大的时候，不动作，或变小，那么这个自控系统无法工作。

对于4558类运放来说，就存在，执行难的问题。因为，存在电流元的饱和限制，例如：存在某种情况，例如输入增多的时候，本来，输出应大幅增多，但因为电流元的限制，做不到这一点，于是乎，和阀门的原理一样，执行机构，没有完全按照应有的程度工作，造成4558类运放的SR很小，所谓的全功率带宽才是衡量一个放大电路的标准。

而CFB就不存在这个问题，没有电流元的饱和限制，只有电源电压的限制。CFB作为一个“执行机构”，就是属于“听话”的，就像阀门，该开大就开大，该开小就开小，就可以满足正常的反馈控制。而4558类运放，是有严重缺陷的，即：执行机构，不听话，不作为，在电流元饱和的时候。此时，为了弥补开环放大倍数很大导致的不稳定，就需要很大的补偿电容，导致ＧＢＷ和ＳＲ的大幅降低。

所以，CFB就像猎豹，在没有追上羚羊之前，总是保持加速状态，而没有饱和，该提高速度，就提高速度，对于追赶羚羊的问题上，并没有速度限制，虽然猎豹速度不可能无限大，但对于羚羊来说，足够了，就像电源电压的限制。

然而，问题就是：如果CFB也想提高开环放大倍数，那么必定面临4558类的问题，这就是学术界和教科书及其受害者们，所以想不到，也解决不了的问题。

因此，CFB就是一个从天上掉下来的馅饼，可以满足学术界的“虚荣心”，弥补了因为4558类运放的低能。就好像学术界及其教科书和受害者们也能制作高速放大电路似的——这不过就是天上掉馅饼而已。

再次感谢大家１

1万 · 2018-10-15 23:57

对于所谓的CFB来说。

谢谢大家！

其实有2种形式电路。

一个就是人们熟知的那种，反馈电阻需要固定的那种，也就是本大师上面谈到的。

另外一种，貌似被学术界和产业界，命名正确了，没有电流元，而且称为电压模式，此类电路的反馈电阻，是可以随意设置的。

再次感谢大家！

1万 · 2018-10-15 23:59

对于后者来说。

谢谢大家！

被称为电压模式，但不使用电流元。

因为开环放大倍数，比CFB要增多了，所以，补偿电容较大，GBW原则上比CFB的小。

再次感谢大家！

2万 · 2018-10-16 19:54

做分立件设计的朋友看到运放某个指标很高，就说这个运放厉害，这个想法或评价是片面的！

运放有众多指标，如果只是把某一个做高，是很容易的！难的是几个"对头冤家"指标同时做高！

所以，评价运放厉害程度的figure of merit，一般起码是两个指标之比！能把这个比或者几个比同时做高，就厉害了！

以顶楼楼主举例所用运放为例，GBW和SR都很高，但是ID高达55mA，现在CMOS运放多为uA级电流，一比较就高的吓死人！

请教：高速运放是如何做到高速的？

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