CMOS模擬集成電路設計-ch8反饋

CMOS模擬集成電路設計反饋2/4/20232006-12-19提綱2

提綱1、概述2、反饋結構3、反饋對噪聲的影響HITMicroelectronics王永生2/4/20233概述－理想反饋系統

1、概述負反饋放大器

哈爾德·布萊克(HaroldBlack)于1921年8月發明反饋系統

H(s)為“開環”傳輸函數；Y(s)/X(s)為閉環傳輸函數

反饋系統的要素前饋網絡 反饋網絡前饋放大器檢測輸出方式反饋網絡產生反饋誤差的方式（返回機制）HITMicroelectronics王永生2/4/20234概述－反饋電路的特性1.1反饋電路的特性

增益靈敏度降低βA>>1，βA稱為環路增益不要與“開環增益”混淆βA越大，Y/X對A的變化越不敏感βA越大，閉環增益就越精確

終端阻抗發生變化HITMicroelectronics王永生2/4/20235sA0s概述－反饋電路的特性1.1反饋電路的特性（續）

帶寬變化

假定反饋放大器的傳輸函數只有一個極點

A0Y(s)X(s)=

1+

ω01+β

1+

ω0=1+

A0

1+βA0

s(1+βA0)ω0可見，3dB帶寬增加了βA0倍，但是以增益的減小為代價的

非線性減小HITMicroelectronics王永生2/4/20236概述－放大器的種類1.2放大器的種類電路模型：電路實現：HITMicroelectronics王永生2/4/20237概述－檢測和返回機制1.3檢測和返回機制

信號：電壓；電流

四種反饋：V-V;V-I;I-I;I-V

檢測：

電壓：并聯反饋 電流：串聯反饋

返回：信號相加

電壓相加：串聯 電流相加：并聯HITMicroelectronics王永生2/4/20238反饋結構

2、反饋結構2.1電壓－電壓反饋HITMicroelectronics王永生2/4/20239反饋結構2.1電壓－電壓反饋（續）

對輸出阻抗的影響

定性分析： 只要環路增益遠大于1，輸出值 與RL無關→低輸出阻抗的電壓源

定量分析：HITMicroelectronics王永生2/4/2023反饋結構102.1電壓－電壓反饋（續）

對輸入阻抗的影響

定性分析： 前饋放大器的輸入阻抗只承受輸 入電壓的一部分→增加了輸入阻 抗 定量分析：HITMicroelectronics王永生2/4/2023反饋結構112.2電流－電壓反饋

反饋網絡的反饋系數具有電阻的 量綱

Ve=Vin?VFHITMicroelectronics王永生2/4/2023IG反饋結構122.2電流－電壓反饋（續）

對輸出阻抗的影響

定性分析： 輸出電流是輸入信號的精確復制 （G）→高輸出阻抗的電流源

定量分析：

IG=?GmVFHITMicroelectronics王永生2/4/2023反饋結構132.2電流－電壓反饋（續）

對輸入阻抗的影響

定性分析： 前饋放大器的輸入阻抗只承受輸 入電壓的一部分→增加了輸入阻 抗 定量分析：HITMicroelectronics王永生2/4/2023反饋結構142.3電壓－電流反饋

反饋網絡的反饋系數具有電導的 量綱

Ie=Iin?IFHITMicroelectronics王永生2/4/2023反饋結構152.3電壓－電流反饋（續）

對輸出阻抗的影響

定性分析： 輸出電壓是輸入信號的精確復制 （R）→低輸出阻抗的電壓源

定量分析：HITMicroelectronics王永生2/4/2023反饋結構162.3電壓－電流反饋（續）

對輸入阻抗的影響

定性分析： 前饋放大器的輸入阻抗只承受輸 入電流的一部分→減小了輸入阻 抗 定量分析：HITMicroelectronics王永生2/4/2023=反饋結構172.4電流－電流反饋

IoutAI

Iin1+βAI

Rout,close=Rout(1+βAI)Rin,close=

Rin(1+βA