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作者： Intersil公司 Tamara Schmitz 和 Dave Ritter

T博士：嘿，Dave最近好吗？怀念过去的美好时光吧？

Dave：事实上，是这样，你勾起了我对往昔情愫的怀念。

T博士：真的吗？讲给我听听。

Dave：不是那种情愫的怀念，我的意思是说我的旧原形板。在那个时代，他们推出了那些"新款"的双极晶体管。他们在一篇文章中称之为"40美元的三线保险丝"。其中不少都碎掉了。管子总是变得很热，而当你把它掉在地上时，管子就碎掉了。尽管人们抱怨改变，但最终还是理解了晶体管。因为晶体管所呈现的优势，更小、更轻、功耗更低，最终更加可靠，怎么不让人接受喜爱呢？

T博士：当CMOS开始在模拟设计当中流行时，也发生了同样的现象。

Dave：当然了。这次它是由成本推动的。我们应该感谢计算机同行，尤其是游戏社区。这些家伙已经将处理器技术推到了极限，使数字化设计（采用CMOS）越来越受欢迎，而且也更加便宜。

T博士：那么你的新设计是采用了CMOS工艺吗？

Dave：是的，看到类似的东西了吗？我不是在抱怨，这是需要一个学习曲线的。尽管我已经在模拟双极器件方面做了很多，但对我来说CMOS仍是新的东西。许多事情之间是类似的，但也有很大的区别。

T博士：既然你专到了设计，并采用了一种CMOS的新工艺，那么你是否有什么有趣的见解呢？

Dave：你的问题很有趣。事实上是这样的。在上个星期有了一个惊喜。我有一个问题是关于放大级存在相关的失真。

T博士：是不是差分输入？

Dave：是的，采用的是单端输出。在信号范围内，相位响应比允许的规格变化更多——而我无法修复它。

图1：非平衡输入阻抗的视频失真

（图字：以度表示的相位失真；以dB表示的振幅失真）

T博士：你不能只是投入更多的电流？

Dave：事实上，我们在功率预算方面比较紧张，所以我不得不另谋出路。

T博士：那么你做了什么？

Dave：哦，几些天我在电脑前非常发愁，在尝试一种旧的双极方法之前，抱怨各种SPICE模拟器是不合时宜的。让我来解释一下。这个问题源于一个采用庞大输入器件的CMOS放大器。CMOS的gm（增益）要比双极器件更低，所以我们经常通过使用非常大的器件来进行补偿。

T博士：听起来电容也应该很大。

Dave：没错。放大器的输入电容几乎达到了微微法（这对一个高速视频放大器来说是很大的）。

T博士：所以我们通常用一个反馈电容来补偿以防止峰化（peaking）。

Dave：确实如此！但问题是，输入电容会随信号电压而变化，其影响大到足以引起失真。

T博士：是不是就没有办法平衡它了呢？

Dave：起初我认为可能没有。我们经常通过使一些东西成比例（ratiometric）的方法，来减少IC设计中的失真和需要控制的东西。也就是说，电路的一部分是另一个部分的一个简单倍数（simple multiple），即增益的结果是简比（simple ratio）的。

T博士：这个听起来很有趣，但它是如何工作的呢？

Dave：这就像我们的标准反馈方程，其中Gain = Rf/Rin。一个芯片上的RF和Rin会因温度和工艺而有所不同。有一些芯片的Rf为10k，另一些将为8.756k，但我们需要的增益是不变的。如果我们用某种材料制作一个电阻（P多晶硅或N多晶硅等），并使其成为一定形状，最终将为1k左右。如果我们把10个Rf串联在一起，我们将得到约10k。如果我们把5个Rin串联在一起，我们将得到约5k。这使我们的增益达到了2。但是值得注意的是，由于Rf和Rin是出于相同的"单位电阻"，因而不管实际电阻值如何变化，电阻率都是相同（等于2）。我们把它叫做比例，而我们感兴趣的结果-增益，只取决于该比率，而不是电阻的绝对值。

T博士：这个就像一个带隙（bandgap）中的二极管比率（diode ratio）。

Dave：没错！简单比率很好地控制了工艺、温度和信号变化。最终，我发现在这个电路中负输入端到放大器的阻抗约为10k，而正输入端的阻抗非常低，大约为100欧姆。

T博士：慢着，这是因为这是一个CMOS放大器，而不是输入电容吗？

Dave：是的，但它们是由一个带有输出阻抗的源（前级输出可能是另一个晶体管）驱动的。

T博士：当然。这在电路中创建了一个节点。

Dave：我知道你喜欢谈论节点，所以让我们听听你的高见。

T博士：信号路径通过序列节点流经一个电路。每个节点都具有储存电荷（电容）和耗散电荷（电阻）的能力。这些值的乘积得出了该节点的时间常数。该时间常数的倒置就是极点（以弧度/秒表示）。

Dave：没错。因此，我们的放大器在两个输入节点上都有极点，一个极点出自反馈阻抗和输入电容C，而其他极