第9章 放大器的频率特性7.ppt

* * * * 电流镜和负载管（或尾电流源）的不匹配，会造成m3（4）或M5进入三极管区，造成CM偏离。 输入与输出短接时； Cm敏感于电路失配 反馈可以决定差模信号，但不能决定共模电平。 * 可以采用单位增益放大器结构 输出摆幅降低：没有CMFB时，为OD3＋OD5；有CMFB时，为ODI1+Vgs7＝2OD＋Vth * * Im34趋于上升，电流平衡的过程 负反馈 * 同样Im56有下降的趋势，迫使OD56升高，下CASCODE管的OD下降。 负反馈 * 使上网络和下网络的电流相等（饱和平衡） * 使上网络和下网络的电流相等（饱和平衡） * 共模电平在某些应用中要求大的范围 * 共模电平在某些应用中要求大的范围 * 大信号特性 * 忽略被R1 R2抽取的电流 可以根据Sr来确定尾电流 * 忽略被R1 R2抽取的电流 可以根据Sr来确定尾电流 * 二极管连接的M3使x相对于VDD进行箝位，即VDD到输出的的增益接近为1。 * 折叠交套筒的极点更低 * * 只考虑主极点，没有考虑其它极点－－》稳定性？ * * CMFB： 检测输出共模电平 同一个参考电压比较 将误差送回放大器偏置网络 首先分析如何检测输出共模电平 * 共模反馈 * 检测输出共模电平 R1和R2必须比输出电阻大很多，否则影响增益 电阻检测 源级跟随器 I1和I2以及R1和R2必须足够大，以避免当输出出现大摆幅时，M7,8 “挨饿”（缺电流） 优点是不用采用大的电阻，检测的共模电平比输出CM低VGS7,8 输出摆幅降低，比没采用源跟随器结构大约减小一个VTH * 共模反馈 * 检测输出共模电平（续） 深线性区的MOS管的共模检测 总电阻 必须保证M7和M8处于深线性区 M7的栅源电压必须远大于VTH，否则M7脱离深线性区（VP0）； 要超过两个过驱动电压，即限制了输出电压摆幅 总结 检测输出共模电平一共有三种方法 * 共模反馈 * 控制共模电平 Vout,CM ↑→VE↑ →IM3,4 ↑ → Vout,CM ↓ 如果环路增益大，则反馈网络迫使Vout,CM趋近VREF 当采用电阻检测方式时， * 共模反馈 * 控制共模电平（续） Vout,CM ↑→Iss1↑ →IM5,6 ↓ → Vout,CM ↓ Iss1 当采用电阻检测方式时，对于折叠cascode放大器， CMFB也可以控制输入差动对的尾电流源 * 共模反馈 * 控制共模电平（续） 其中 令 缺点： Vout,CM是器件参数的函数 Ron7|| Ron8上的压降VP限制输出摆幅 欲↓ VP→↑M7和M8 →C↑ 反馈加到输入差动对的尾电流上（folded cascode opamp） 当采用深线性区的MOS管的共模检测时， 得到 * 共模反馈 * 控制共模电平（续） Vb的确定： 通过一个电流镜来确定Vb，使ID9跟踪I1和VREF。 令 这样，当Vout,CM=VREF时，ID9=I1。注意相等的前提VDS15=VDS9，图中VDS9是变化的！ 由于VDS15≠VDS9，沟道长度调制效益导致误差。增加M17和M18，保证VDS15＝VDS9 上述第二个问题可以通过把反馈加到输入差动对的尾电流上解决，但Vb？ * 输入范围限制 * 6、输入范围限制 大的共模输入范围 在单位增益缓冲器中，输入摆幅等于输出摆幅 * 输入范围限制 * 大的共模输入范围（续） 混合使用NMOS差动对和PMOS差动对 * 转换速率 * 7、转换速率 转换速率（压摆率）：输入阶跃信号幅度很大时，实际的输出表现具有近似为常数的斜率，该常数定义为转换速率。 * 转换速率 * 处理大信号时，运放工作于非线性区 转换速率限制大信号的工作速度 忽略被R1、R2抽取的电流 * 转换速率 * 处理正弦信号V0sinω0t 运放的转换速率必须超过V0ω0 * 电源抑制 * 8、电源抑制 电源抑制比（PSRR）：从输入到输出的增益除以从电源到输出的增益。 二极管连接的MOS管具有钳位作用，电源增益为1，因此低频时， * 小结 * 性能比较 增益 输出摆幅 速度 功耗 噪声 套筒式共源共栅 中 低 高 低 低 折叠式共源共栅 中 中 高 中 中 两级运放 高 高 低 中 低 高增益运放 高 中 中 高 中 * 一级运放设计实例 * 一级运放设计实例（optional） 约束条件 电源电压 工艺 温度 设计描述 小信号增益 频率响应 输入共模范围（ICMR） 输出摆幅 转换速率 功耗 负载电容CL 关系方程 * 一级运放设计实例 * 设计步骤 1.由已知的CL并根据转换速率的要求（或功耗要求）选择ISS（I5）的范围； 2.计算满足频率要求的Rout范围，否则，