关于开关电容的差动同向放大器

jiangst

小弟在看拉扎维对下面同向放大器的差动实现有几点疑惑。
1.该放大器的增益，推导出来是C1/(C1+C2)，仿真结果与推导相符，那么是否这个电路的增益一定是小于1的？那么该如何实现放大？
2.名为同向放大器，但是输入是（V+）-（V-），而输出却是（V-）-（V+），如果输出定义为（V+）-（V-），那么是不是变成了反向放大器，所以全差分放大器是同向放大还是反向放大该如何定义？
3.如果开关S3右端不接Vout，而是接地，推导出的增益是C1/C2，但是与仿真结果有出入，原因在哪？
以上3点疑惑，希望各位大佬不吝赐教。

jiangst

jiangnaner

不错

RFFFFF

1.按照楼主的计算，增益的确是小于1；但是这个同相放大器的增益不是这么定义的，它的定义是phase2的vout去除以phase1的vin，而不是说vout和vin必须在同一个时间点；2.基于1的解释，可以明白同相是怎么来的，楼主也可以理解为，整个放大器从VIN到VOUT是同相的，但是从X,Y到VOUT是反向的；3.需要看看楼主是怎么推导的；基于的前提条件是什么，其它开关此时是开的还是关的，是vout，vin同时刻相比还是像开关电容放大器那样是异时刻相比。

jiangst

RFFFFF 发表于 2024-3-19 12:25
1.按照楼主的计算，增益的确是小于1；但是这个同相放大器的增益不是这么定义的，它的定义是phase2的vout去 ...

感谢解答。关于1，我推导出的增益C1/(C1+C2)就是phase2的Vout除以phase1的采样电压Vin，而不是某一时刻。关于2，您说得对，同向是从V
in看到Vout，而不是从VXY看到Vout。关于3，推导出的增益没有问题，仿真时我一开始给Vin是1V的输入直流电压，发现增益比理论小，后来改成50mV，增益没有问题。所以为什么给一个较大的输入，增益会有问题呢？这个电路结构是通过电容采样的方式进行放大，理论上与输入信号大小应该无关吧。

RFFFFF

jiangst 发表于 2024-3-19 13:14
感谢解答。关于1，我推导出的增益C1/(C1+C2)就是phase2的Vout除以phase1的采样电压Vin，而不是某一时刻。 ...

1.如果纯粹是采样的增益，则应该是C1/C2才对，书上给出的结论是这个吧。

3. 你仿真增益，输入vin应该给阶跃信号，不是直流吧。考虑是不是VIN值太大发生了转换。

RFFFFF

jiangst 发表于 2024-3-19 13:14
感谢解答。关于1，我推导出的增益C1/(C1+C2)就是phase2的Vout除以phase1的采样电压Vin，而不是某一时刻。 ...

1.如果是采样增益的话，增益应该是C1/C2吧。书上有结论的；

3.仿真增益的话输入应该是阶跃信号，不是直流信号。如果说信号太大，可能是发生了转换。

jiangst

RFFFFF 发表于 2024-3-19 14:07
1.如果是采样增益的话，增益应该是C1/C2吧。书上有结论的；

3.仿真增益的话输入应该是阶跃信号，不是直 ...

1.增益C1/C2是开关S3右端接地的情况，也就是我写的第3点，开关S3右端接Vout时的增益是C1/(C1+C2)，注意两者的区别！

3.输入信号应该不需要阶跃信号吧，书上也说采样由S2断开瞬间决定，而不用管之前Vin如何变化。而且我在仿真开关S3右端接Vout的情况，也是给的1V的信号，增益并没有问题。

RFFFFF

jiangst 发表于 2024-3-19 14:28
1.增益C1/C2是开关S3右端接地的情况，也就是我写的第3点，开关S3右端接Vout时的增益是C1/(C1+C2)，注意两 ...

不好意思，前面看得不仔细；
感觉书上这个图是不是画错了；将同相放大器从单端变成差分之后，S3的接触点从地变到了vout端，应该让S3接地才和前文内容保持延续性才对；
像他那样接法，的确如兄台所说，增益变成了C1/(C1+C2),没有意义。
如果S3接地那样去仿真增益（也就是我认为书上应该这样接才对的方式），输入信号过大，有可能会造成转换，看看此时增益不对是不是这个原因；
如果S3接右边VOUT，则不会有转换发生，运放的输入端始终维持交流0电位不变，因此增益正常。

jiangst

RFFFFF 发表于 2024-3-19 16:14
不好意思，前面看得不仔细；
感觉书上这个图是不是画错了；将同相放大器从单端变成差分之后，S3的接触点 ...

我也觉得该让S3接地和前文内容保持延续性，这样增益才是C1/C2，才能实现放大。



再做了仿真，发现是开关的问题。我一开始用的都是NMOS作开关，然后改为互补CMOS开关解决问题。所以增益不够的原因是用NMOS作开关S3，它的导通电阻比较大，会在C1左极板产生一个比较大的压降。