文章扼要介绍了电流反应和电压反应运算扩大器的基本原理，从理论上剖析了两种运放的频率等效模型，从而提出了进步运算扩大器速度和带宽的有效途径。别的，文章还对高速运算扩大器运用过程中的安稳性进行了扼要剖析。
1 导言
运算扩大器在电子体系中一向被广泛运用于中/视/音频信号处理。为了习惯不断进步的高速、宽频信号收集或扩大处理需求，尽全部努力进步运算扩大器的速度和带宽功能，一向是模仿IC开发厂商孜孜不倦寻求的方针或抱负。
跟着集成电路规划和工艺水平的不断发展，高速/宽带运算扩大器，已成为运放宗族中极为重要的分支，在各种电子范畴得到了很多运用。
按其内部结构和基本原理，运算扩大器可大致区分为惯例的电压反应结构和较为新式的电流反应结构。运算扩大器问世的时刻尽管较长，但电流反应运放的基本原理和两种类型运放的内部结构及其在运用时的差异，却并不为一般电子规划师所了解。比照电流反应和电压反应运算扩大器，本文扼要介绍了两种扩大器的基本原理和频率模型，提出了进步运算扩大器速度和带宽功能的有效途径，并对其运用时的安稳性进行了扼要剖析。
2 电压反应和电流反应结构的比照
2.1 电压反应运算扩大器
电压反应（VF）运算扩大器，是对加在差分输入端上的差错电压Ve（即Vp-Vn）进行扩大的电压扩大器。设输出电压为Vo，则有如下联系：
Vo=a×Ve
式中，a是运算扩大器的开环电压增益。
电压反应型运算扩大器简化模型如图1所示。
电压反应运算扩大器的输入级完结电压至电流的转化，一般选用共发射极对称结构。同相端和反相端均为高阻输入。中心扩大级把电流转化为电压，并供给首要的电压增益。输出级为互补的发射极跟从器，供给较强的电流输出才能。图2是一个典型的电压反应型运算扩大器线路结构。
2.2 电流反应运算扩大器
电流反应（CF）运算扩大器是对加在反相输入端上的差错电流ie进行扩大的跨阻扩大器。设输出电压为Vo，有如下联系：
Vo=ie×Zt
式中，Zt是电流反应运放的跨阻扩大系数。
电流反应型运算扩大器简化模型如图3所示，反相输入端相当于等效输入缓冲器的输出端，低阻输入，接纳电流信号进行差错扩大。
图4是一个典型的电流反应型运算扩大器线路结构。电流反应运放的输入级不对称，为AB类输入结构。其同相端为共射互补输入结构（高阻），反相端为共基互补输入结构（低阻）。中心扩大级的电流镜和高阻单元不供给高的电压增益，首要完结电流向电压的转化。它不选用共射扩大方法，因而频率特性好。而反相输入端可经过反应电流进行驱动，因而，器材可获得高转化速率和杰出的频率特性。输出级选用AB类扩大器输出方法，具有较强的电流输出才能和小的谐波失真，因而使器材能够获得杰出的沟通动态功能。
3 运算扩大器的频率模型
3.1 电压反应运算扩大器
电压反应运算扩大器在作同相扩大运用时，频
率模型如图5所示。有Vo=a×Ve=Ve×gm×（RC‖CC），
由RC‖CC=
，即电压反应运算扩大器的开环增益a。
抱负情况下，电路闭环电压增益
，有
，此刻的信号频率，即运算扩大器的-3dB带宽，也便是电路的截止频率，
，指电压反应扩大器的闭环增益与闭环带宽乘积坚持安稳，这便是一般所说的增益带宽乘积GBP。
3.2 电流反应运算扩大器
电流反应运算扩大器在作同相扩大运用时，频率模型如图6所示。有Vo=ie×Zt=ie×（RC‖CC），由
即电流反应运算扩大器的跨阻Zt。
抱负情况下，电路闭环电压增益
，有
从上式能够看出：1）当2π f R2CC=1时，
，此刻的信号频率即运算扩大器的-3dB带宽，
电流反应运算扩大器的闭环增益与闭环带宽现已没有必然联系。扩大器的带宽只与反应电阻R2有关，而闭环增益则能够经过调理R1进行设置。别的，需求阐明的是：电压反应和电流反应运放的增益在开环扩大状态下都存在j2πfRCCC因子。因而，跟着信号频率的添加，当该因子大于1今后，运算扩大器的开环增益将会以-20dB/dec的斜率开端下降。
4 进步运算扩大器速度/带宽的有效途径及安稳性剖析
4.1 进步运算扩大器的速度和带宽
运算扩大器的转化速率，即压摆率
式中，I1为输入级作业电流。
由上式能够看出，进步运算扩大器的转化速率，能够选用两种途径：1）添加输入级的作业电流;2）减小电路内部补偿电容。
运算扩大器的-3dB带宽便是运算扩大器在闭环作业情况下的截止频率fc。从第3.1节和第3.2节的公式能够看出：无论是电压反应运算扩大器，仍是电流反应运算扩大器，减小电路内部的补偿电容，对进步运算扩大器的带宽功能都具有决议性的含义。
4.2 运算扩大器的运用及安稳性剖析
4.2.1 电压反应运算扩大器
电压反应运算扩大器在进行安稳性设计时一般都具有单位增益安稳的特色。因而，在运用该类型运放时，无需在外围考虑安稳 性补偿规划。可是，正是这个特色约束了该类型运放速度、带宽功能的进一步优化和进步。
4.2.2 电流反应运算扩大器
在运用电流反应运算扩大器时，外接负反应电阻决议其作业的安稳性。反应电阻取值越小，电路作业的信号带宽越宽，但作业越不安稳，越简单自激。因而，为了确保运放作业安稳，反应电阻的取值存在一个最小值。关于电流反应运放，切不可选用输出端与反相输入端直接短接的运用方法构成电压跟从器，由于在这种条件下，运算扩大器必定会振动。
总归，进步运算扩大器的速度和带宽，期望减小补偿电容CC。但假如补偿电容太小，简单导致器材自激振动，使电路作业很不安稳。别的，在电流反应运算扩大器的运用过程中，反应网络内引进电容也应稳重。由于它对电路的作业频带和作业安稳性的影响都非常大。
5 结束语
运算扩大器是一种通用的模仿集成电路。跟着技能的不断发展，在该范畴产生了一些新的电路结构和规划理念。本文论述的运算扩大器的速度/带宽规划原理和运用细节，无论是从运放的产品开发仍是产品的运用视点，都具有较为有用的指导含义。
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