下载文档原格式
跨倒放大器的用法跨导放大器是一种广泛应用于电子领域的放大器，通过控制输入信号的斜率改变输出信号的幅度，因此在电子电路设计中有着重要的地位。
本文将从跨导放大器的原理、结构和用法等方面展开详细介绍，以期为读者提供全面的了解。
一、跨导放大器原理跨导放大器又称转导放大器，是一种利用场效应晶体管（FET）的放大器。
它的工作原理是利用输入信号对FET管子的栅极电压产生影响，使其输出电流发生相应变化，从而达到信号放大的目的。
在跨导放大器中，信号的放大是通过调节输人信号的斜率来实现的。
当输入信号的斜率改变时，输出信号的幅度也随之改变。
二、跨导放大器结构跨导放大器主要由三部分组成：输入级、中间级和输出级。
输入级通常由场效应管子构成，其作用是将输入信号转换成电流信号并传送到中间级；中间级则负责增加电流信号的幅度，并将其传送到输出级；输出级将中间级传来的电流信号重新转换成电压信号，并输出到负载中。
通过这三个级之间的协调配合，跨导放大器能够实现对输入信号的放大。
三、跨导放大器的用途1. 通信系统中的应用跨导放大器广泛应用于各种通信系统中，例如手机、卫星通信、无线通信等。
在这些系统中，需要对信号进行放大和处理，跨导放大器能够很好地满足这些需求。
2. 音频放大器中的应用在音频系统中，跨导放大器也有着广泛的应用。
通过调节输入信号的斜率，可以实现对音频信号的放大，从而为音响系统、功放等设备提供优质的音频信号。
3. 传感器放大器中的应用跨导放大器还常用于传感器放大器中，通过对传感器输出信号进行放大和处理，使得传感器能够更准确地感知环境信号，并将其转换成有效的电信号。
四、跨导放大器的优点1. 高灵敏度跨导放大器具有高灵敏度的特点，能够对输入信号的微小变化做出快速的响应，并将其放大。
2. 良好的线性度跨导放大器的输出信号与输入信号之间具有较好的线性关系，能够保持信号的原始特性，不会产生失真。
3. 宽频带特性跨导放大器具有宽频带特性，能够满足各种不同频率信号的放大需求。
183第5章 集成跨导运算放大器内容提要 跨导放大器(包括双极型OTA 和CMOS 跨导器)是一种通用性很强的标准器件，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，在电压模式信号系统和电流模式信号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。
本章将介绍OTA 的基本概念，双极型集成OTA 的电路结构，及其OTA 在模拟信号处理中的基本应用原理。
CMOS 跨导器是近年来研究和发展的主流，本章将主要介绍几种CMOS 跨导放大电路。
5.1 引言跨导放大器的输入信号是电压，输出信号是电流，增益叫跨导，用G m 表示。
集成跨导放大器可分为两种，一种是跨导运算放大器(Operational Transconductance Amplifier)，简称OTA ；另一种是跨导器(Transconductor)。
跨导运算放大器是一种通用型标准部件，有市售产品，而且都是双极型的。
跨导器不是通用集成部件，它主要用于集成系统中进行模拟信号的处理，跨导器几乎都是CMOS 型的。
双极型OTA 和CMOS 跨导器的功能在本质上是相同的，都是线性电压控制电流源。
但是，由于集成工艺和电路设计的不同，它们在性能上存在一些不同之处：双极型OTA 的跨导增益值较高，增益可调而且可调范围也大(3～4个数量级)；CMOS 跨导器的增益值较低，增益可调范围较小，或者不要求进行增益调节，但它的输入阻抗高、功耗低，容易与其他电路结合实现CMOS 集成系统。
由于跨导放大器的输入信号是电压，输出信号是电流，所以它既不是完全的电压模式电路，也不是完全的电流模式电路，而是一种电压／电流模式混合电路。
但是，由于跨导放大器内部只有电压一电流变换级和电流传输级，没有电压增益级，因此没有大摆幅电压信号和密勒电容倍增效应，高频性能好，大信号下的转换速率也较高，同时电路结构简单，电源电压和功耗都可以降低。
具有较小跨导的跨导放大器结构的一个比较设计方法摘要：一个家用CMOS运算放大器（OTAS）已经被设计成具有非常小的跨导以保证晶体管在温和的反转中工作。
许多的OTA设计方案如传统的利用电流转换、浮栅和大容量驱动技术都已经被讨论过。
这些方案的一些性能特点如功耗、有源硅区、信号噪音比我们也进行了一些详细的比较。
我们已经在一个1.2μm的n阱COMS工艺和工作电源2.7V 的条件下爱制备出了这种跨导放大器。
并且芯片的测试结果与理论计算结果也有很好的吻合。
引言由于人类身体的相对缓慢的电活动在医疗电子设备、有源滤波器和低截止频率等领域是很必要的。
低频电路应用的另一个领域是斜坡生成模拟---数字转换器（ADC）测试和神经网络领域。
因此，我们致力于研究出一个能够在低频率下工作的开发集成解决方案的电路。
对于一个运算跨导放大器—电容（OTA-C）滤波器来实现这样一个低频率来说就意味着需要大型电容器和非常低的跨导。
因此，我们有两个完全独立的角度去处理这个问题。
一种是设计出具有非常低的跨导（一般没伏几微毫安）、高线性；另一种是在芯片上实现大电容（通常是几纳法）。
按照上述思路，我们来分析不同工艺取得低跨导，我们在功耗、有源硅区、信号噪声比（SNR）等性能特性方面针对不同的方法已经开展了比较研究。
特别强调了在温和反转区的MOS晶体管的操作设计以便在功率和面积要求上达到一个较好的折中可能。
OTA拓扑在温和的反转中我们设计四种不同的OTA拓扑结构，在相同的跨导值为10nA/v的所有MOSFET模型中我们用一个方程式来权衡相关的设计参数如功耗、有源硅区和SNR。
A参考的OTA设计A如图一所示，这个OTA主要由两个不同部分（M1和M2）和三个电流镜。
放大器的全部跨导Gm跟M1、M2相同（M3=M4=M5=M6,M7=M8）。
根据所需的跨导值，此基本拓扑电流的结构水平可以非常小（大约在微微安培每伏），这就会使得W/L的比值为0.001甚至更少。
183第5章 集成跨导运算放大器内容提要 跨导放大器(包括双极型OTA 和CMOS 跨导器)是一种通用性很强的标准器件，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，在电压模式信号系统和电流模式信号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。
本章将介绍OTA 的基本概念，双极型集成OTA 的电路结构，及其OTA 在模拟信号处理中的基本应用原理。
CMOS 跨导器是近年来研究和发展的主流，本章将主要介绍几种CMOS 跨导放大电路。
5.1 引言跨导放大器的输入信号是电压，输出信号是电流，增益叫跨导，用G m 表示。
集成跨导放大器可分为两种，一种是跨导运算放大器(Operational Transconductance Amplifier)，简称OTA ；另一种是跨导器(Transconductor)。
跨导运算放大器是一种通用型标准部件，有市售产品，而且都是双极型的。
跨导器不是通用集成部件，它主要用于集成系统中进行模拟信号的处理，跨导器几乎都是CMOS 型的。
双极型OTA 和CMOS 跨导器的功能在本质上是相同的，都是线性电压控制电流源。
但是，由于集成工艺和电路设计的不同，它们在性能上存在一些不同之处：双极型OTA 的跨导增益值较高，增益可调而且可调范围也大(3～4个数量级)；CMOS 跨导器的增益值较低，增益可调范围较小，或者不要求进行增益调节，但它的输入阻抗高、功耗低，容易与其他电路结合实现CMOS 集成系统。
由于跨导放大器的输入信号是电压，输出信号是电流，所以它既不是完全的电压模式电路，也不是完全的电流模式电路，而是一种电压／电流模式混合电路。
但是，由于跨导放大器内部只有电压一电流变换级和电流传输级，没有电压增益级，因此没有大摆幅电压信号和密勒电容倍增效应，高频性能好，大信号下的转换速率也较高，同时电路结构简单，电源电压和功耗都可以降低。
高增益恒跨导低失调轨至轨运算放大器的设计1 引言运放是电子工程学科中最常用的基础电路元件之一。
其主要功能是接收输入信号，经过处理后输出一个信号，这可以是电压、电流、复合信号等不同形式的信号。
高增益恒跨导低失调轨至轨运放是一种广泛应用的运放类型，其优点包括高增益、宽带宽、低失调和能够处理大量信号等等。
本文将介绍高增益恒跨导低失调轨至轨运算放大器的基本原理和设计方法。
2 关键设计参数高增益恒跨导低失调轨至轨运放的设计需要考虑一系列关键参数。
这些参数包括放大器的增益、带宽、失调、输入阻抗、输出阻抗等等。
下面将分别介绍这些关键参数。
2.1 增益放大器的增益通常是设计时需要优化的主要参数之一。
在高增益恒跨导低失调轨至轨运放的设计中，增益主要取决于差分对输入和不同的反馈电路。
因此，设计者需要选用适当的反馈结构和电容来达成所需的增益。
2.2 带宽高增益恒跨导低失调轨至轨运放的带宽通常被设计为大于几百Mhz，这是因为其应用涉及高速信号处理和光纤通信业等领域。
带宽取决于放大器的极点，因此，在设计时需要确保放大器的布局和电气特性能够支持所选的带宽，以避免输出失真和衰减。
2.3 失调失调是指差分输入信号被误差放大，产生输出偏移的情况。
失调可由差分对的非对称性引起，因此，设计时需要确保差分对的匹配性，以减小失调。
2.4 输入阻抗放大器的输入阻抗取决于前级电阻和差分对的电阻。
输入阻抗影响放大器的干扰抗性和电路的灵敏度。
设计时需要选择合适的前级电阻和差分对的电阻，以实现所需的输入阻抗。
2.5 输出阻抗放大器的输出阻抗通常很低，这是因为高输出阻抗可能会导致信号变形。
输出阻抗与两级输出级的负载电阻有关。
设计时需要选择合适的负载电阻和输出级的电路结构，以实现所需的输出阻抗。
3 设计方法高增益恒跨导低失调轨至轨运算放大器的设计方法包括：3.1 选择运放类型选择合适的高增益恒跨导低失调轨至轨运放类型取决于应用需求。
常用的类型包括单放大器、差动放大器和多级放大器等。
跨导运算放大器,跨导运算放大器是什么意思跨导运算放大器,跨导运算放大器是什么意思跨导运算放大器的定义运算放大器可以置于传感器/信号源与模数转换器之间，将两者连接在一起，负责处理来自接收器信号路径的信号；也可置于数模转换器与模拟输出之间，将两者连接在一起，负责驱动发送器信号路径的信号无论是接收还是发送信号，运算放大器主要负责处理模拟信号，以便将模拟信号的重要信息传送至下一环节作进一步处理。
换言之，置于输入路径的运算放大器负责为模数转换器提供经过处理的输入信号，而置于输出路径的运算放大器则负责为发送器提供经过数模转换器处理的输出信号。
这个处理过程并不简单，因为系统采用的传感器、模数转换器、数模转换器及发送器都各不相同，为它们提供信号的信号源必须在电子特性方面能够满足它们的特殊要求，才可以充分发挥其性能。
什么是跨导放大器(Transconductance Amplifier)将电压转换为电流的放大器, 另外还有其它几个名称(请参考同义词列表)。
其中一个同义词是OTA，或称为运算跨导放大器，从运算放大器和跨导放大器派生而来。
该术语源于“传输电导”，以西门子(S)为单位，1西门子= 1安培/伏特，通常用符号gm表示。
真空管和FET的基础增益用跨导表示。
例如，PH测量仪表的PH电极所发出的信号需要经过高阻抗运算放大器的处理，才可传送至模数转换器，因为一般来说，PH电极的输出阻抗都很高。
输入阻抗不足的运算放大器便无法充分利用PH电极的电能，以至模数转换器也无法获得足够的PH电极电能。
系统处理模拟信号时如果不得其法，即使所采用的数字处理系统非常先进、强劲，系统的整体性能也会受到严重影响。
所谓“接收的是垃圾、输出的也是垃圾（Garbage in, garbage out）”，便是这个意思。
跨导运算放大器工作原理
跨导运算放大器（Transconductance Amplifier）是一种特殊的放大器，它的工作原理基于跨导（transconductance）的概念。
跨导是指输入电压变化引起的输出电流变化的比率，通常用单位西门子（Siemens）来表示。
跨导运算放大器通常用于模拟电路中，具有高增益、宽带宽和低失真的特点，因此在许多应用中得到了广泛的应用。
跨导运算放大器的工作原理可以简单地描述为，输入电压变化引起输出电流的变化。
它通常由一个差分输入级、一个跨导放大器和一个输出级组成。
首先，差分输入级接收输入信号，并将其转换成差分电压。
这个差分电压经过跨导放大器，根据输入电压的变化，控制输出电流的变化。
最后，输出级将输出电流转换为输出电压，并输出到负载上。
跨导运算放大器的关键特性之一是其输入电压和输出电流之间的关系。
通常情况下，它的输入电压和输出电流之间存在一个非线性的关系，这就导致了它的非线性失真。
然而，在许多应用中，这
种非线性关系可以被合理地控制和利用，从而实现一些特殊的功能。
在实际应用中，跨导运算放大器常常被用于模拟信号处理、滤
波器、混频器等电路中。
由于其高增益和宽带宽的特点，它在高频
信号处理和通信系统中得到了广泛的应用。
总的来说，跨导运算放大器是一种基于跨导概念的特殊放大器，它的工作原理是将输入电压转换成输出电流，具有高增益、宽带宽
和低失真的特点，在模拟电路中得到了广泛的应用。
