跨导误差放大器

跨导运放的基本概念及应用原理

以常规电压运算放大器作为有源器件的有源RC滤波器存在以下缺点：

a.工作频率不高，包含大量的无源RC网络，难以单片形成；

b.性能参数一旦确定，不能再利用外部电信号进行调节。

采用跨导运算放大器作为有源器件的滤波器则电路简单，可以不含电阻，只包含跨导运算放大

器和电容，便于单片集成，高频性能好，可以工作在数十兆至百兆级领域；滤波器参数和跨导

运算放大器的增益成线性关系，可以通过外部电信号进行调节。

1.1 概述概述概述概述

从网络角度看，电子放大器是一种线性受控源，按照控制量、被控制量是电压还是电流进行划

分，存在四种受控源，即人们熟知的电压控制电压源（VCVS），电压控制电流源（VCCS）、

电流控制电流源（CCCS）和电流控制电压源（CCVS），与之对应的电子放大器也应该有四种

类型，即电压型、跨导型、电流型和跨阻型。这四种放大器的关系是各有所长，各有所用，互

相补充，形成一个完整的电子放大器家族。

hm为跨导运算放大器跨导增益因子，其值由运算放大器的电路结构、CMOS管的几何尺寸和工

艺参数决定。理想跨导放大器的条件是输入和输出电阻无穷大。现在已经有跨导放大器的产

品，例如CA3060和LM13600等等。由于跨导放大器内部只有电压-电流变换级和电流传输级，

没有电压增益级，因此没有大幅度电压信号和米勒电容增倍效应，高频性能好，大信号下的转

换速率也高，同时电路结构简单，电源电压和功率都比较低，这些高性能特点表明，在跨导放

大器的电路中，电流模式部分起关键的作用。

跨导运算放大器的本质是线性电压控制电流源，具有下列特点：

（1） 输入电压控制输出电流，开环增益是跨导，输入级采用外偏置方式，改变外

偏置电流可以实现增益连续调节。

（2） 外偏置端如果加入数字信号可以起选通作用，实现对主信号通道的开、关状态。

（3） 电路结构简单、频率宽、高频性能好，而且可以灵活的设计多端输入、多端输出电路。

这种元件特别适合于实现全集成连续时间滤波器。 跨导运算放大器分为双极型和MOS型两种，相对于双极型跨导运算放大器而言，CMOS跨导运算放大器的增益值较低，增益可调范围较小，但它的输入阻抗高、功耗低，容易与其他电路结合实现全CMOS集成系统。 跨导运算放大器的应用非常广泛，主要用途可以分为两方面：一方面，在多种线性和非线性模拟电路和系统中进行信号运算和处理；另一方面，在电压信号变量和电流模式信号处理系统之间作为接口电路，将待处理的电压信号变换为电流信号，再送入电流模式系统进行处理