模拟IC设计中的一些基本概念

（一）增益带宽积与单位增益带宽：

 增益带宽积GBW：

增益带宽积值一般指-3dB带宽乘上低频增益。

什么是-3dB带宽呢？

当闭环系统的增益下降为低频增益的0.707倍（倍）时，这个点的频率就是我们所要求的闭环传函数的-3dB带宽了。该点也在开环的波特图上-20dB线上

如果是单极点系统，在信号幅值会在带外以-20dB/dec的速度下降。即频率升高10倍，增益就下降10倍。所以在这个斜率上的增益带宽乘积是不变的，我们把这个乘积定义为增益带宽积 GBW或GBP。

增益带宽积的值是在小信号下的带宽，高增益时可使用多级放大来降低对GB的的要求。

实际的运放不光要考虑增益带宽积的因素，还需要考虑输出压摆率(SR)的问题。压摆率不够也会限制运放的带宽性能，因此实际应用中，二者取低的那个就是运放实际的带宽。

单位增益带宽GB：

单位增益带宽指的是当系统增益下降为1倍或0dB时的频率。

单极点系统的GBW = UGB

多极点系统中，如果非主极点出现在GBW内，那么UGB < GBW。

单位增益带宽是一个很重要的指标，对于正弦小信号放大时，单位增益带宽等于输入信号频率与该频率下的最大增益的乘积，换句话说，就是当知道要处理的信号频率和信号需要的增益后，可以计算出单位增益带宽，用以选择合适的运放。

（二）摆率SR：

压摆率即转换速率（Slew Rate）是大信号输入时，电流输出的最大驱动能力。

信号幅值越大、频率越高，要求运放的SR也越大。

大信号时的带宽由摆率决定，小信号时的带宽由增益带宽积决定。

举个例子：

 

（三）共模抑制比与电源抑制比：

共模抑制比：

电源抑制比：

输入电源变化量与 转换器 输出变化量的比值

计算：从输入到输出的增益除以电源到输出的增益

（四）共模负反馈CMFB:

为了稳定全差分运放输出共模电压，必须设计共模负反馈电路。

在设计输出平衡的全差分 运算放大器的时候，必须考虑到以下几点:

①共模负反馈的开环直流增益要求足够大，最好能够与差分开环直流增益相当；

 ②共模负反馈的单位增益带宽也要求足够大，最好接近差分单位增益带宽；

③为了确保共模负反馈的稳定，一般情况下要求进行共模回路补偿；

④共模信号检测器要求具有很好的线性特性；

⑤共模负反馈与差模信号无关，即使差模信号通路是关断的。

（五）相位裕度PM

定义为在放大器开环增益与频率曲线中,180°的相移与开环增益下降为1(单位增益)处的相移之差的绝对值。

相位裕度PM主要是用来衡量负反馈系统的稳定性，并能用来预测闭环系统阶跃响应的过冲。一个性能良好的控制系统，其相位裕度应具有45°左右的数值。

相位裕度越大，系统越稳定，但同时时间响应速度减慢了，因此必须要有一个比较合适的相位裕度。

（六）输出摆幅

当输出信号为电压的时候，外部量的变化引起的输出电压变化。

对于无源器件，这个变化通常是从某个负电压到某个正电压。

对于有源器件，这个变化是相对于某个固定电压，做一定幅度的上下偏移。（无源器件也可以看作是相对电压0做偏移）。摆幅一般指的是最大值和最小值的差。