OPA OTA运放 以及驱动电阻or电容的一些疑问

LWang050327

小弟最近对运放这个东西越学越迷糊，期待坛内大佬们解答一下

首先，对于定义：
有一种是这样说的
“OTA输入是电压信号，输出为电流信号。因此，理想的OTA输入阻抗为无穷大，输出阻抗也为无穷大。由于输出阻抗很大，所以只能驱动容性负载。”
“OPA，opamp，输入、输出都是电压信号。理想的opamp，输入阻抗无穷大，输出阻抗为零。可以驱动阻性、容性负载。”
我想问，Q1:为什么OTA的输出为电流？这个输出电压是电压 or 电流 他俩表征的意义是什么？
Q2:那是不是可以把OTA看作理想电流源 并 一个无穷大的电阻？      这样的话，这个结构驱动一个小电阻，负载上的电流肯定大啊，这不就是我们电流源想要的嘛，为什么说不能驱动小电阻？
Q3:网上说：OTA+Buffer = OPA,我可不可以认为是因为 buffer的输入阻抗（阻性 非容性）很大，所以OTA可以用来驱动它？所以OTA也是可以用来驱动大电阻的？
Q4：对于一个OPA运放结构，我们怎么能够做到输出阻抗为零？（或者尽量小？再怎么也有1/gm的大小吧，不考虑反馈的话），当驱动阻性负载时，我们总的输出电阻 是要并联上负载电阻的，这样 增益 or极点位置 相位会不会都会受到很大影响？




Q5:在baker的书中说，OTA可以定义为一个除了输出节点外所有节点都为低阻抗节点的放大器，这个说法是不是太严苛了？

Q6:对于一个两级运放（5管OTA 第二级p管n管对接这种，就行最常见的那个），那一个是主极点？好像大多数都认为第一级输出为主极点。但是这个结构接大的负载电容，根据w = 1/RC，第二级的C（pf级别）比第一级（ff级别）大很多，这样第二级的极点不会小于第一级嘛？这样再加Miller电容，增加第一级的电容，相当于把第一级极点（如果前面的假设成立，它为第二极点）往里推，这样反而不利于极点分裂，相位裕度会差？请问这样分析的问题在哪？



一次问的问题有点多，还请大佬们不吝赐教

sixye

驱动小电阻，Gain就会降低，所以为啥要说只能驱动容性负载，不会影响低频增益

LWang050327

   

sixye 发表于 2025-3-28 14:46
驱动小电阻，Gain就会降低，所以为啥要说只能驱动容性负载，不会影响低频增益 ...

好的谢谢

LWang050327

捞一下

飞翔魔法

博主这里的问题很有启发性，简单聊一下我的理解：
Q1: OTA全称为运算跨导放大器，跨导定义的I/V，因此输出是电流，这里的输出电压/电流指的是看跨导增益还是电压增益。
Q2: OTA可以看作是一个电流源并联一个它的输出阻抗，OTA输出阻抗一般为高阻。 驱动小电阻时要看此时关注的是电压增益还是跨导增益，如果关注的是跨导增益的话不影响，但如果关注的是电压增益的话，电压增益就会衰减。通常所说的驱动小电阻是希望电压增益能保持。
Q3: OTA可以驱动比它的输出阻抗更大的负载电阻，这样负载电阻并联OTA自己的输出阻抗不会导致电压增益下降。
Q4：通常做法是在OTA的输出加以及source follower，利用source follower的输出低阻特性，保证电压增益以及极点位置不会受到负载电阻的影响。
Q5：理论上OTA可以理解为单级放大器，几级放大器其实就是有几个高阻节点，比如我们通常熟知的二级弥勒补偿运放，就是一个二级放大器，第一级输出为主极点，第二级输出为次级点。
Q6：如果第二级接了一个很大的负载电容，第二级输出的极点会变为主极点。博主这里分析的是正确的，所以通常在大负载电容的情况下，不会选择用密勒补偿压缩第一级输出极点位置，而是尽可能让两个极点分开。  更好的做法可能是选用折叠cascode结构，这样就只有输出极点一个低频主极点了。
感觉博主也是很善于思考问题的人，后一个问题刚刚好连接了我的思路，这种思考模式很适合模拟IC设计，加油共勉。

LWang050327

   

飞翔魔法 发表于 2025-11-12 10:45
博主这里的问题很有启发性，简单聊一下我的理解：
Q1: OTA全称为运算跨导放大器，跨导定义的I/V，因此输出 ...

谢谢前辈的解答，让我对运放有了更深刻的理解！再次感谢

mmkyy

Q1:--OTA 全称是Operational Transconductance Amplifier。本质上可以看作是一个压控电流源，输出是电流。
Q2:--说得没错，OTA本身的输出级就是高阻的，可以看做理想电流源并联一个大电阻。而且分析OTA时也是这么做的。OTA驱动小电阻会有几个影响：
A: 减小开环增益
B: 如果是密勒补偿结构的话，密勒补偿环路的增益也会减小，密勒补偿失效
C: 负载可能会大范围变化，使得输出级的工作点难以确定
如果上面几个问题都能解决的话，OTA也可以驱动电阻。OTA就是LDO了。
Q3:-- 如Q2的回答
Q4:-- OPA可以看作电压控制电压源，输出阻抗比OTA小得多。楼上有兄弟提到了用source follower可以减小输出阻抗。要减小输出级的阻抗，还是要采用并联负反馈，所以输出级并不严格限制在SF结构。另外即使用共源极做输出级，如果在输出级上有密勒补偿的话，本身输出级的阻抗也是比较小的（密勒补偿本质上是跨阻放大器，即使在外环路开环条件输出级的阻抗被并联反馈衰减了）。
Q5:-- 只有输出级是高阻节点，可以很容易保证稳定性。个人觉得两级密勒补偿的结构也算是OTA，输出级的阻抗不会太高。
Q6:--两级都可以设置为主极点，取决于电路参数。即使采用问题中提到的参数，也可以用密勒补偿把第一级推到很低的频率。重要的是，输出级的频率被推到高频处了，原因是如上面提到的，密勒补偿结构输出级本身是低阻的，所谓极点分离。