二级运放共模增益测试与设计关键指标详解

本篇文章主要介绍了共模增益测试电路图在PX4飞控中的应用，并重点讲解了二级密勒补偿运算放大器的设计与分析。文章首先从图5.5和图5.6出发，展示了随偏置电流变化的幅度波特图曲线以及共模抑制比的测试结果，低频值达到97分贝，强调了共模抑制比在信号处理中的关键作用，它反映了放大器抵抗共模干扰的能力。 共模抑制比（CMRR）是衡量一个放大器对共模信号抑制能力的重要指标，它是通过差模增益与共模增益的比值来确定的。在电路设计中，高水平的CMRR有助于提高系统的抗干扰性能，确保信号的纯净度。文章详细解释了如何通过电路结构和仿真来优化这一性能，包括考虑共模输入范围、输出动态范围、单位增益带宽（GBW）、输入失调电压（包括系统失调、随机失调和工艺失配参数）、静态功耗、电源抑制比（PSRR）以及转换速率（SlewRate）等设计指标。 在电路设计部分，文章深入探讨了MOS管的工作区域、过驱动电压的影响、电路约束分析，如对称性、静态功耗、面积优化以及各种性能参数的计算。相位补偿是关键环节，以确保信号的准确传输。HSPICE仿真是验证设计的有效工具，通过模拟静态功耗、直流工作点、增益、相位裕度、共模抑制比、电源抑制比、噪声和压摆率等，确保电路的实际性能符合预期。 Cadence仿真则提供了实际操作层面的指导，包括软件运行、原理图绘制、管子匹配、电路符号表示以及基本指标的仿真。这些步骤对于实际电路设计和调试至关重要。 这篇文章不仅介绍了共模增益测试电路图的设计原理，还提供了详细的电路分析、设计参数选择和仿真技术，对于理解并提升运算放大器在飞控系统中的性能具有很高的实用价值。无论是理论学习还是实践经验，都能从中获取宝贵的知识。