CMOS模拟集成电路设计-ch8反馈

CMOS模拟集成电路设计反馈2/4/20232006-12-19提纲2

提纲1、概述2、反馈结构3、反馈对噪声的影响HITMicroelectronics王永生2/4/20233概述－理想反馈系统

1、概述负反馈放大器

哈尔德·布莱克(HaroldBlack)于1921年8月发明反馈系统

H(s)为“开环”传输函数；Y(s)/X(s)为闭环传输函数

反馈系统的要素前馈网络 反馈网络前馈放大器检测输出方式反馈网络产生反馈误差的方式（返回机制）HITMicroelectronics王永生2/4/20234概述－反馈电路的特性1.1反馈电路的特性

增益灵敏度降低βA>>1，βA称为环路增益不要与“开环增益”混淆βA越大，Y/X对A的变化越不敏感βA越大，闭环增益就越精确

终端阻抗发生变化HITMicroelectronics王永生2/4/20235sA0s概述－反馈电路的特性1.1反馈电路的特性（续）

带宽变化

假定反馈放大器的传输函数只有一个极点

A0Y(s)X(s)=

1+

ω01+β

1+

ω0=1+

A0

1+βA0

s(1+βA0)ω0可见，3dB带宽增加了βA0倍，但是以增益的减小为代价的

非线性减小HITMicroelectronics王永生2/4/20236概述－放大器的种类1.2放大器的种类电路模型：电路实现：HITMicroelectronics王永生2/4/20237概述－检测和返回机制1.3检测和返回机制

信号：电压；电流

四种反馈：V-V;V-I;I-I;I-V

检测：

电压：并联反馈 电流：串联反馈

返回：信号相加

电压相加：串联 电流相加：并联HITMicroelectronics王永生2/4/20238反馈结构

2、反馈结构2.1电压－电压反馈HITMicroelectronics王永生2/4/20239反馈结构2.1电压－电压反馈（续）

对输出阻抗的影响

定性分析： 只要环路增益远大于1，输出值 与RL无关→低输出阻抗的电压源

定量分析：HITMicroelectronics王永生2/4/2023反馈结构102.1电压－电压反馈（续）

对输入阻抗的影响

定性分析： 前馈放大器的输入阻抗只承受输 入电压的一部分→增加了输入阻 抗 定量分析：HITMicroelectronics王永生2/4/2023反馈结构112.2电流－电压反馈

反馈网络的反馈系数具有电阻的 量纲

Ve=Vin−VFHITMicroelectronics王永生2/4/2023IG反馈结构122.2电流－电压反馈（续）

对输出阻抗的影响

定性分析： 输出电流是输入信号的精确复制 （G）→高输出阻抗的电流源

定量分析：

IG=−GmVFHITMicroelectronics王永生2/4/2023反馈结构132.2电流－电压反馈（续）

对输入阻抗的影响

定性分析： 前馈放大器的输入阻抗只承受输 入电压的一部分→增加了输入阻 抗 定量分析：HITMicroelectronics王永生2/4/2023反馈结构142.3电压－电流反馈

反馈网络的反馈系数具有电导的 量纲

Ie=Iin−IFHITMicroelectronics王永生2/4/2023反馈结构152.3电压－电流反馈（续）

对输出阻抗的影响

定性分析： 输出电压是输入信号的精确复制 （R）→低输出阻抗的电压源

定量分析：HITMicroelectronics王永生2/4/2023反馈结构162.3电压－电流反馈（续）

对输入阻抗的影响

定性分析： 前馈放大器的输入阻抗只承受输 入电流的一部分→减小了输入阻 抗 定量分析：HITMicroelectronics王永生2/4/2023=反馈结构172.4电流－电流反馈

IoutAI

Iin1+βAI

Rout,close=Rout(1+βAI)Rin,close=

Rin(1+βA