1.2.1 基于互补双极型工艺设计的电压反馈型运放

随着互补双极型工艺的出现，产生了高品质的PNP型三极管和NPN型三极管，也使得采用图1.5所示结构的电压反馈型运放得到了广泛应用。

图1.5 采用两级增益的电压反馈型运放结构

由Q1和Q2组成的输入差分对管是由Q3和D1组成的镜像电流源的负载。这里为了简单起见，将D1用一个二极管符号表示，实际上它是一个用二级管连接PNP三极管（与Q3匹配）的结构，PNP三极管的基极和集电极互联。这种简化的电路图还会在后面章节中反复使用。共射极三极管Q4构成了第二电压增益放大级。由于PNP管采用互补双极型工艺制造，它们具有很高的品质，并且能较好地与NPN管很匹配，适合于用作电压放大。放大器的主导极点通过Cp设置，通常将Q4增益级和Cp联合共同作用称作米勒积分器。单位输出缓冲器通常是一个互补射极跟随器。

两级电压反馈运放的模型如图1.6所示，注意，单位增益带宽频率fu仍然由输入级的gm和主导极点电容 Cp决定。第二增益级增大了运放的直流开环增益，但是最大压摆率仍受到输入级长尾电流的限制：SR=IT/Cp。

图1.6 两级电压反馈型运放模型

在整个集成电路工业中，不管是精度运放还是高速运放都采用了这种两级放大拓扑结构的电压反馈型运放。另一种广为流行的电压反馈型运放是“叠式级联”（Folded cascode）结构的运放，其拓扑如图1.7所示，工业级的视频运放（AD847）就采用这种结构。这种电路将快速PNP管的优点有效地运用在CB工艺上。Q1和Q2集电极上的差分电流被注入PNP级联三极管对的发射极（所以称为“叠式级联”）。Q3和Q4的集电极是由D1和Q5组成镜像电流源的负载，Q4产生电压增益。这种单级结构在高阻抗节点处使用了结电容作为补偿（有些设计在此基础上稍做变化，将该节点引出到外部引脚上，以便在需要的时候可以在运放外部增加电容）。

图1.7 AD847系列“叠式级联”运放结构

当Q1和Q2上没有发射极负反馈电阻、也没有外部校正电容时，该电路仅在高速闭环增益下才能稳定。尽管如此，经过适当的发射极负反馈后，该系列运放也能实现单位增益补偿。

在CB工艺中使用JFET管不但可以降低输入偏置电流，还能改善压摆率。如图1.8所示为16MHz的AD845运放的简化电路图。对于每毫安长尾电流，JFET管比双极型晶体管具有更低的gm。在CB工艺中使用JFET管使得可以在不增大Cp的情况下，使输入长尾电流进一步增大（从而使得压摆率增大），以保持运放稳定。

虽然JFET的性能有些缺陷，但是它却非常适用于需要快速和高压摆率输入级的场合。对于典型的JFET，gm值约等于Is/1V（Is是源电流），不像双极型晶体管只有IC/26mV，前者比后者大约要低40倍。因此，当采用JFET作为输入级时，在相同gm下，允许更高的长尾电流（更高的压摆率）。

图1.8 AD845运放的简化电路图