图5 图4的交流小信号分析模型
图5为图4的交流小信号分析模型图5中rx(CCII+的 反相输入端电阻)ro (输出缓冲器的输出电阻)均非常小,可忽略不计。则有:
(1)
假设核心模块OPAMP为单极点且开环增益为 A(S)=(AOWt/S+Wt),注意Wt是OPAMP的-3DB带宽。( 为了获得合适的相位裕度.利用调零电阻RZ和米勒电容CC进行相位补偿)AOWt是-3DB带宽和开环低频增益的乘积。带入(1)式可得:
(2)
合理的选择RL和 CZ 使二者产生的极点远大于GBP。那么(2)式可简化为:
(3)
又由于Ao=30.5K, A0RL≥Rf(3)式又可简化为
(4)
又由于rX (反相端的输入电阻)很小 ,因此 Ii =Vi/Ri(4)式又可简化为:
(5)
由(5)可得CFOA的-3DB带宽为:
(6)
(6)式表明CFOA的-3DB带宽依赖于Rl和Rf。由(5)式可知CFOA的增益依赖于Rf 和Ri ,很明显对于一定的Rl , Rf 一旦确定,改变Ri可获得不同的增益,而-3DB带宽却不受影响。因此CFOA实现了增益和带宽的独立调节。为了避免运算放大器OPAMP的高频极点和确保闭环增益的稳定性,CFOA的-3DB带宽必须小于GBP,从(6)式知Rl必须满足RlRf。
利用HSPICE仿真