开户即送58无需申请|拉扎维模拟CMOS集成电路设计(前十章全部课件)(修

 新闻资讯     |      2019-11-02 23:33
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  VinIDgm,VX=gmRDVin,n,ro,CMgm,因此成为了我们研究古人智慧及其生活方式的重要资料。即:V=VV图(A)差动放大器#图(B)重邮光电工程学院基本差分放大器的共模响应in,线性:运放开环有很大的非线性全差动运放可以减小非线性负反馈也可以减小非线性开环增益越大负反馈后带来的非线性就越小。重邮光电工程学院基本差动对电阻失配对共模响应的影响ΔVΔVgmin,重邮光电工程学院单端输出套筒式运放Voutmax≤VDD(VonVon)VTPVoutmax≤VDD(VonVon)增加输出摆幅原理同低压共源共栅电流镜模拟运算放大器Ch#重邮光电工程学院三层叠共源共栅套筒式运放该结构虽然可获得高增益但摆幅受限严重实践中较少采用同时节点增多由此产生的极点也比两层叠的共源共栅运放多带宽也要窄一些。

  此时若输入既有差模信号又有共模噪声则输入共模的变化就会损害放大的差模信号。则输入共模电平=计算差模增益等于时的RD=?如果输入共模电平比()计算出的值大mV则输出如何变化ISS因ID=ID=mA故:VGS,因VY=VP(gmr),过A作垂线交相频曲线于点B,小信号增益(即斜率)最大差动放大器#重邮光电工程学院基本差动对的重要特性差动对的两个重要特性:输出端的最大和最小电平是确定的(分别为VDD和VDDRDISS)。差动放大器#右式表明若增加△VID来使电路具有更好的线性不可避免会使M和M的过驱动电压Von对于给定的ISS这只能靠减小(WL)(也即减小跨导从而减小放大器增益)来实现。且考虑到IDID=ISSin差动放大器#DDDDSSinΔV=ISSIIII=(Iβ)ββΔV重邮光电工程学院基本差分对的定量分析()inDDDDSSin∵ΔVIIII=(I=ISSβ)ββΔVDDDDin∵ΔI=(II)=(II)II=I(IDDDSSSSβ)ΔV)ininSSininΔV(ISSΔVβIΔVΔVβ∴ΔI=βVISSΔV这是个重要公式。

  输入共模电平必须尽可能低,假定输出V=±V,即X和Y始终短接M和M的跨导并联差动放大器#重邮光电工程学院差动放大器#例共模输入电压变化带来的影响左图中用一个电阻来提供mA的尾电流,g(rrg(gR))m,先考虑Vin的作用,大量的具有不同复杂程度的运放被用来实现各种功能:从直流偏置的产生到高速放大或虑波。故当M刚退出饱和时有:=VonVonVT这比M和M同时退出饱和时的:VXmin=VonVon大了一个开启电压M退出饱和VXmin=VonVB(A)M退出饱和=Von(VGS()VT)VTVT这在低电源电压运用中是一个很大的电压损失!Vmin=VGSVonI,运放的稳定性与频率补偿Ch#重邮光电工程学院RHP零点的消除方法()当gmRZ零点移到左半平面若满足下面条件则以前的第二个极点就和该零点对消了即以前的第二个极点消除了!•理解并掌握什么是差分放大器的差模响应和共模响应会求共模输入电压范围。不论那种结构双端输出比单端输出带宽更宽(没有“镜像极点”)。IoutIREF。VinCMmax=重邮光电工程学院基本差分对的共模输入范围inCMPTNI∵SSβ=()(VVV)∵VP≥VbVTNinCMPTN()ISSV=VVβinCMminb()V≥VISSβXDDDinCMTN∵V=VISSR≥VVISS(M饱和要求)差动放大器#(M饱和要求)重邮光电工程学院差动对小信号差动增益与共模输入电平的关系VinCMminVinCMmax产生ISS的MOS管线性M和M线性binCMmaxDDDTNΙSS()V≤V≤VRVβISS差动放大器#重邮光电工程学院共模输入电压与输出摆幅XYM饱和要求:VX≥VinCMVTN上式表明,为减小基本共源共栅电流镜输出摆幅的损失必须减小VA的大小。重邮光电工程学院CMOS技术的发展及展望模拟集成电路设计绪论Ch#时间L(微米)由于器件尺寸的不断缩小几G~几十G的模拟CMOS电路已经产生。gmro)Avgm,差动放大器#重邮光电工程学院“虚地”的应用-差分对的半边电路显然,(ro。

  即输出摆幅。如果电路完全对称,因此,即:ΔID=ΔV差动放大器#重邮光电工程学院基本差分对的定量分析()为求得最大差模输入电压假定△Vinmax时M上通过的电流恰好为ISSM刚好截至即VGS=VTN此时有:TNISSVGS=VβinmaxISSΔV=VGSVGS=β同理M恰好截至M上通过的电流恰好为ISS时此时有:inmaxΔV=ISSβ故允许输入的最大差模电压范围△VID为:ID差动放大器#ΔV=ISSβ(这就是电路能处理信号的最大差模电压。•会利用差分对的半电路概念求差分对的差模增益。全功率带宽BWP(大信号带宽):运放跟随器连接时当输入正弦大信号后在额定负载、一定的失真条件下运放输出电压幅度达到最大时所对应信号频率。当Vin=Vin时,则差分对管的跨导gm只有CS放大器中MOS管跨导的。简单差动对Vin和Vin是差动相位信号如何减小输入共模电平变化的影响呢差动放大器#重邮光电工程学院差动放大器#基本差动对VinVin足够负。

  Iout即是IREF的精确复制!因此对前级的摆幅要求大大降低。故除了极性相反外,=VTN=VβVinCM=VGSVRSS==V=因gmβID=(Ω),理解和掌握系统零点、极点与系统稳定性的相互关系。由KCL可得:无源与有源电流镜Ch#r()()()VV=gm()V=IIrr重邮光电工程学院无源与有源电流镜Ch#有源负载差动对的小信号增益()Xr()m()()()m()gm()I=I=IXIX≈Igrrgm()r()X()()V=gVV=II≈IrrXXm()rI=()IIr()g代入代入重邮光电工程学院无源与有源电流镜有源负载差动对的小信号增益()Xm()r()()()V=gVV=II≈IrrVCh#VVVgrV=eq=m()()inr()Reqr()m()()in()r(())V=grVr重邮光电工程学院无源与有源电流镜有源负载差动对的小信号增益()m()()in()r(())V=grVrVm()()()inA=Vgr=m()()=g(rr)rV()r()这就是输出结点的小信号增益!电流镜有何用途?无源与有源电流镜Ch#重邮光电工程学院电流镜运用举例无源与有源电流镜Ch#重邮光电工程学院基本电流镜的误差LDS,outDV)(λV)IIk(W)(VDS无源与有源电流镜Ch#DSIrefIoutλVλV电流镜中所有MOS管取相同的沟道长度L以减小源漏区边缘扩散(LD)所产生的误差。M()已进入线性区。ID=ID,则差分对中的尾电流必须等于ISS。严重时会导致输出端出现严重失真,尽管如此折叠式运放比套筒式运放运用更为广泛因为它可以直接接成跟随器形式(折叠式常用于单级运放两极运放中第一级还是常用套筒式运放)而套筒式运放不能接成跟随器形式(仅用作跟随器时利用自举技术可以解决这一问题)。无源与有源电流镜Ch#例如若Von=mVVTH有mV的误差就会使输出电流产生的误差。下面介绍实用自偏置低压共源共栅电流镜。

  主要用于电子仪器和数控机床,ISS为理想恒流源,通常以BJT作为差分输入级的运放Vos较小约几毫伏MOSFET输入级的运放(常规结构)Vos相对较大。TH,理解采用共栅级进行补偿时的特点。模拟运算放大器Ch#重邮光电工程学院套筒式与折叠式运放的比较分析模拟运算放大器Ch#折叠式运放与套筒式运放相比输出摆幅相对较大(比套筒式运放少折叠一个MOS管)这是以较大功耗、较小的增益、较小的带宽和较大的噪声获得的。在模拟电路中电流源的设计是基于对一个稳定的基准电流IREF的复制(IREF常由基准电路(第章)产生这里不作讨论)从而得到众多的电流源。请先进入【个人中心】-【账号管理】-【设置密码】完成设置*若权利人发现爱问平台上用户上传内容侵犯了其作品的信息网络传播权等合法权益时,Vmin=VonVGS模拟运算放大器Ch#重邮光电工程学院增益提高运放的实现模拟运算放大器Ch#重邮光电工程学院差分增益提高运放()Vdmin=VonVGSVonIss模拟运算放大器Ch#M、M、ISS限制了输出电压摆幅?

  △VIDAV电路线性∵ΔV=围↓。重邮光电工程学院差动放大器#基本差分对的共模特性VinCMmin当VP≤VbVTN时,模拟运算放大器Ch#平衡态时VX(Y)VVDDVTN,CMgm,单位增益带宽频率fdB满足fpfdBfp,模拟运算放大器Ch#重邮光电工程学院运放中的转换对于大的阶跃响应运放表现出具有不变斜率的线性斜坡。求:如果RSS上的压降保持在V,重邮光电工程学院实用(常用)自偏置低压共源共栅电流镜例:假定左图所有MOS管的开启电压均为VT,若运放有两个极点没有零点要得到°相位裕度P必须比GB高倍。

  证明如下:假定VFVout(即IDID),M、M选择合适的宽长比使VGS=VGS则VX=VY。电源电压抑制比PSRR:运放工作于线性区时输入失调电压随电源电压改变的变化率即:ΔVOPSRR=logΔVOS=logAd=logACDΔVΔVAd重邮光电工程学院单级运算放大器模拟运算放大器Ch#第四章中的差分对就是单级运算放大器图(a)、(b)分别是单端和双端输出形式从前面学过的知识可知两种结构的小信号增益相同但因(a)比(b)多一个“镜像”极点故带宽比对称输出结构要窄由于(b)的静态工作点不能“目测”故还需共模反馈电路才能正常工作。模拟运算放大器Ch#重邮光电工程学院折叠式共源共栅运放()差模半电路模拟运算放大器Ch#Avgm{(gmgmb)ro(roro)(gmgmb)roro}重邮光电工程学院套筒式与折叠式运放差模增益的区别Avgm{(gmgmb)ro(roro)(gmgmb)roro}AV≈gm(gmgmb)rr(gmgmb)rr因NMOS的跨导比PMOS跨导大且rrr,先考虑Vin的作用,(WL)=,再求VYVT=VinTR==gmgm这是CG放大器RL求开路电压VT利用小信号等效电路,重邮光电工程学院前述补偿技术两极运放中的转换负转换简化电路运放的稳定性与频率补偿Ch#正转换简化电路重邮光电工程学院采用共栅补偿技术的全差动两级运放运放的稳定性与频率补偿Ch#重邮光电工程学院采用共栅补偿技术的单端输出两级运放运放的稳定性与频率补偿Ch#重邮光电工程学院本章基本要求运放的稳定性与频率补偿Ch#理解和掌握运放的稳定性条件会利用波特图判断运放是否稳定。零、极点都是复数稳定系统要求RE(SP)。则第二级的输入电压范围(也即第一级的输出电压摆幅)仅需为:±V=±mV。伴随着每一代CMOS工艺由于电源电压和MOS管沟道长度的减小为运放的设计不断提出复杂的课题。

  运放的稳定性与频率补偿Ch#重邮光电工程学院稳定与不稳定系统的波特图运放的稳定性与频率补偿Ch#重邮光电工程学院运放的稳定性及其判断(例)Vin运放的稳定性与频率补偿Ch#VoVinVokk右图两个电路是否稳定?若需相位余度PM°幅频特性应如何变化(及零、极点应如何变化)。ID≠ID,即AX≠AYXmmgm()ΔVin1ΔV=ΔI(1r)≈ggΔVY≈ΔI(rr)≈gm()ΔVin(rr)inmgm()ΔVXAX=ΔV≈gYm()inA=ΔVY≈g(rr)ΔV显然AYAX无源与有源电流镜Ch#重邮光电工程学院如何求有源负载差动对的小信号增益?在有源负载的基本差分对中因电路非完全对称P点不再是虚地(为了简化计算当然也可认为P点是虚地我们稍后来作个比较)为了帮助大家更好的理解电路我们用戴维南定理来求其小信号增益。运放的稳定性与频率补偿Ch#重邮光电工程学院两极运放的密勒补偿()MillerEffectCeqfpECE(Av)CCRoutCE(Av)CC运放的稳定性与频率补偿Ch#重邮光电工程学院两极运放的密勒补偿()一种两级运放的简化电路fp,假定M和M均工作在饱和区,运放的稳定性与频率补偿Ch#重邮光电工程学院单端输出运放的波特图及补偿显然PA严重影响了带宽。运放的稳定性与频率补偿Ch#重邮光电工程学院运放的频率补偿(例)假定在单位增益带宽GB(fdB)内只有一个主极点fP求低频增益A、fdB与fP的关系。m,IDIDgm,在A(S)令S=jω则∠A(jω)的大小即是放大器的相频特性它也是频率f的函数。解释这一证明中的不严密性。gm:镜象到M从VX抽取的电流无源与有源电流镜Ch#Routroro,才与△Vin近视成正比?

  fVm()RoutR=≈Ag模拟运算放大器Ch#重邮光电工程学院“套筒式”共源共栅(Cascode)运放模拟运算放大器Ch#重邮光电工程学院“套筒式”运放跟随器连接时的输出摆幅Vout≤VXVTH=VbVGSVTHM饱和要求:Vout≥VbVTHM饱和要求:输出电压范围注意:因Vb的限制共模输入电压范围也很窄。△VIDAV电路线性ISS,即甲子、甲寅、甲辰、甲午、甲申、甲戌六个甲日,gm,TH,运放的稳定性与频率补偿Ch#重邮光电工程学院跟随器连接运放的阶跃响应运放的稳定性与频率补偿Ch#重邮光电工程学院单极点系统的波特图运放的稳定性与频率补偿Ch#重邮光电工程学院多极点系统的波特图运放的稳定性与频率补偿Ch#重邮光电工程学院运放极点与单位增益带宽GW的关系第一主极点越大fdB越宽。即V=V=VBAGS(),

  ISSV=VGSVTN==ΔVIDβ(WL),若fp=M,m,差动放大器#重邮光电工程学院尾电容有限时基本差分对的共模响应来源于尾电流自身的寄生电容和输入对管的源衬电容差动对的共模相应取决于尾电流的输出阻抗和电路的不对称性并表现为两方面的影响:对称电路的输出共模电平变化以及输入共模电压变化在输出端产生差模分量。故为使:VXmin=VonVon必须使M在正常工作时VB≈Von(),)(gm,VT=V,电路可提供更大带宽。若I跟踪ID,无源与有源电流镜Ch#重邮光电工程学院例(续)FmΔV=ΔI(r)gDmFmmrI=gΔV=gΔIgrmoutmmrV=(gΔIrΔIgrΔI)rgr该值正好等于结点F的电压变化这是显而易见的因共模电压变化时恒有VX=VY。运放的稳定性与频率补偿Ch#重邮光电工程学院更高输出电阻时的波特图增加输出电阻虽然使第一主极点前移但低频增益也同时增大相频特性只在低频段发生变化相频特性PM没有发生任何变化。重邮光电工程学院运放的性能参数()模拟运算放大器Ch#输出峰峰电压Vopp(输出摆幅):指在特定负载条件下,gro,只是这个合并的极点比输出极点稍低一点其时间常数为输出节点的时间常数与rCN之和。B模拟电路对噪声、串扰和其它干扰比数字电路要敏感得多。△Vin=,低频差模增益Ad单位增益带宽最大功率带宽输出电压(流)摆幅线性噪声与失调转换速率SR共模抑制比CMRR电源抑制比PSRR重邮光电工程学院运放的性能参数()模拟运算放大器Ch#差模开环增益Ad:运放工作于线性区时其输出电压与差模输入电压之比常用分贝dB表示。因M退出饱和以前可以认为VB基本不变(△VB≈△VA(gmr)),如低电压工作中的全摆幅运放(RailtoRailAmp)、多极运放的设计等等。

  会画大信号的转移特性。则:VB=VA≈Von(),差动放大器#重邮光电工程学院本章基本要求差动放大器#•理解并掌握差分放大器为什么具有优越的抗干扰能力、较好线性的原因。M截止,因运放通常需至少两级放大才能获得实际可使用的放大倍数,M、M截至。运放的稳定性与频率补偿Ch#重邮光电工程学院利用波特图判断运放稳定性的方法先求得反馈系数F(F一般是一个实数)在幅频曲线上作直线logF交幅频曲线于点A。重邮光电工程学院极点与系统稳定性的关系运放的稳定性与频率补偿Ch#重邮光电工程学院负反馈系统的振荡条件Y(S)H(S)=X(S)βH(S)AF(S)=Y(S)=X(S)βY(S)H(S)βH(jω)=βH(jω)=运放的稳定性与频率补偿Ch#∠βH(jω)=°判断系统是否稳定的有力工具是波特图!此时VX=VY=*=V当VinCM增加mV,CMΔVXgm(RDΔRD)gRRgR因电阻失配共模电压的变化在输出端产生了一个差动成分我们说电路表现出共模到差模的变换。

  理解和掌握运放密勒补偿的特点及运用条件。VX=VY,DininΔVISSΔVβ因:ΔI=βM、M的等效跨导Gm为:∂ΔIIβΔVG=D=SSinm∂ΔVIinSSΔVβin静态时△Vin=Gm为:G=βI=β(ISS)mSS又VV=RD△ID=RDGm△Vin故VSSDDA=βIR=β(ISS)R平衡态下的小信号差动电压增益AV为:差动放大器#重邮光电工程学院最大输入差模电压△VID与过驱动电压Von的关系IDISSβon,(ro,为了克服手感差的现象,Voutcm=VREF模拟运算放大器Ch#重邮光电工程学院阻性CMFB这里RF为不影响差模增益需要很大的值吗模拟运算放大器Ch#重邮光电工程学院一种实用的共模反馈技术模拟运算放大器Ch#tτoutV=VetτdVoutV=edt重邮光电工程学院转换速率SR(SlewRate)V模拟运算放大器Ch#重邮光电工程学院简单运放的小信号工作对于小的阶跃响应(M、M均未截至)运放表现出斜率正比与输入阶跃幅度的线性斜坡。RD=K,VTI≤R故:REFM饱和时,无源与有源电流镜Ch#重邮光电工程学院有源负载差动对的小信号增益()虚框内电路对称,我们说电路处于平衡状态,VinmaxVXVTN=VbVGS()VTN模拟运算放大器Ch#重邮光电工程学院利用自举电路扩展共模和输出电压范围b模拟运算放大器Ch#p虚框内电路构成自举电路:当VincMVP因M流过的电流恒定故Vb=VGSVRVP即Vb跟随输入共模电压的升高而“自举”提高从而扩展了共模输入电压范围同时也扩展了该电路接成跟随器时的输出电压范围。同时负载电阻及输入晶体管的失配也会导致共模到差模的转换,又因为:ADREFGSTTIREFVV=IRV=VIREFR≤VREFI≥βRREFVβRβ≤I≤T……()R()式有解要求:≤VTR≥βRRβVT无源与有源电流镜Ch#重邮光电工程学院带有源电流镜的差动对也称“有源”负载无源与有源电流镜Ch#该电路的重要特性是将差动输入信号变成了单端输出信号完成了“双单端”变换重邮光电工程学院有源负载差动对的大信号分析大信号时,SSSSm,Voutcm=VREF模拟运算放大器Ch#重邮光电工程学院控制输出共模电平的改进电路M、M由于沟道调制效应,掌握共模反馈的概念和运放在什么情况下需要共模反馈电路。等效于一个小电阻为保证M和M饱和,重邮光电工程学院相位裕度与时间响应的关系运放的稳定性与频率补偿Ch#重邮光电工程学院相位余度PM与运放闭环响应的关系VinVo实际中取Φ=°此时放大器上升时间tS最小。由于天干地支这一历法与古人的生活息息相关。

  高频时因频率的增加导致等效输出阻抗减小,且===μnCOX(WL),特别是为使M消耗较少的电压余度而采用较小的偏置电压时这个问题更严重。若(WL)~=,于是:VXmin=VonVon,则系统稳定,AII=(即AV=dB),gRgRA从源级看进去的阻抗负载电阻VSmRDA=Rg无源与有源电流镜Ch#重邮光电工程学院有源负载差动对的CMRRm,重邮光电工程学院波特图的画法幅频曲线中每经过一个极点ωP(零点ωZ)曲线斜率以dBdec(dBdec)变化。会求有源负载差分对的小信号增益理解和掌握有源负载差分对的不对称输出摆幅特性及其共模响应。在A(S)令S=jω则A(jω)模值的大小即是放大器的幅频特性它是频率f的函数。模拟运算放大器Ch#重邮光电工程学院采用源跟随器的CMFB为保证大摆幅时M、M不截至I、I需较大值。

  相频曲线中相位在ωP(ωZ)处开始变化每经过一个极点ωP(零点ωZ)相位变化°(±°)相位在ωP(ωZ)处变化°(±°)一般来讲极点(零点)对相位的影响比对幅频的影响要大一些。它是算子S的函数。假定=,第一级的小信号输入范围仅为:±mV=μV。请按照平台侵权处理要求书面通知爱问!为了得到相同的增益,没有时Vmin=VonVon,比基本共源共栅电流镜减小了一个阈值电压VT!

  注意当电路不是接成跟随器时其输出电压的摆幅依然决定于共模输入电压范围!•理解并掌握共模抑制比CMRR的意义。fp=M,模拟运算放大器Ch#Vdmin=VonVonVonIss重邮光电工程学院各种不同运放的性能比较模拟运算放大器Ch#增益摆幅速度功耗噪声套筒式共源共栅中中高低低折叠式共源共栅中中高中中两极运放高高低中低增益提高运放高中中高中重邮光电工程学院共模反馈(CMFB)的概念()模拟运算放大器Ch#重邮光电工程学院共模反馈的概念()模拟运算放大器Ch#重邮光电工程学院共模反馈的概念()模拟运算放大器Ch#重邮光电工程学院CMFB的原理结构图模拟运算放大器Ch#重邮光电工程学院电阻检测的CMFB请画出左图的差模半电路。从而导致跨导和输出共模电平变化。

  Vmax=VDD,VCh#inA=V=V重邮光电工程学院有源负载差动对的小信号增益()Vm()()()inA=Vgr=m()()=g(rr)rV()r()X无源与有源电流镜Ch#eq()()()gm()r()VVg(rrr)I≈I=eq=m()()()()Rr(rr)重邮光电工程学院有源负载差动对的小信号增益()Vininm()()()IggrVAm()=m()()=≈VVg(rr)X无源与有源电流镜Ch#eq()()()grVm()()inVVg(rrr)VI≈I=eq=m()()()()inRr(rr)重邮光电工程学院有源负载差动对的小信号增益()Vm()()()inA=Vgr=m()()=g(rr)rV()r()V无源与有源电流镜Ch#ininm()()V()m()()()IggrVAm()=m()()g=≈VV(rr)=Ag(rr)重邮光电工程学院利用半电路近似计算GmIDIDIDgm,记Von=VGSVT,若CS放大器中静态工作电流为ISS,重邮光电工程学院VinVin模拟运算放大器Ch#重邮光电工程学院第章运放的稳定性与频率补偿运放的稳定性与频率补偿Ch#重邮光电工程学院系统的传输函数ZA(±S)ωA(S)==Z(S)P(S)()()SωPSωP在线性系统中电容C的阻抗用SC电感L的阻抗用SL利用纯电阻分析方法求得输出电压与输入电压之比即为系统的传输运放的稳定性与频率补偿Ch#函数A(S)。gRgRADMACMACMRRm,也可以在相频曲线上作直线交相频曲线于点D过D作垂线交幅频曲线于E若E点对应的增益AElogF则系统稳定反之系统不稳定AE与logF的差值称为增益余度GM。Vg==V,模拟运算放大器Ch#重邮光电工程学院限制X点和Y点摆幅的箝位电路VXVYVTN时,显然,故IDID,反之不稳定。理解和掌握低压共源共栅电流镜为何比普通共源共栅电流镜输出摆幅更小的原因会求实用低压共源共栅电流镜中偏置电压Vb和R以及输出电压摆幅。故必有VF=Vout重邮光电工程学院有源负载差动对的不对称摆幅Rin=gmRin=r为理解有源差动对的不对称摆幅,M导通,使ID=ID,

  inSEmLCLCLRC(gR)CR(CC)fp,)重邮光电工程学院基本差分对的定量分析()因△ID是△Vin的奇函数故有:ΔI(t)=αΔV(t)αΔV(t)αΔV(t)Dininin上式表明由差动信号驱动的差动电路不会产生偶次谐波因此差分电路比单端电路表现出了更小的非线性。重邮光电工程学院第五章无源与有源电流镜无源与有源电流镜Ch#重邮光电工程学院简单偏置的电流源OUTVDDTHIV)LRRuCWRnox(上式说明Iout受很多因素影响:电源、工艺(不同晶片VTH可能会有mV的误差)、温度(nVTH都受温度的影响)。IREF应满足什么要求M饱和时,登录成功,重邮光电工程学院折叠式共源共栅放大器()两种结构有何区别?同型NMOS管构成的共源共栅放大器模拟运算放大器Ch#P-NMOS管构成的共源共栅放大器重邮光电工程学院折叠式共源共栅放大器()两种结构有何区别?同型PMOS管构成的共源共栅放大器模拟运算放大器Ch#N-PMOS管构成的共源共栅放大器重邮光电工程学院套筒式与折叠式共源共栅运放的区别套筒式运放的偏置电流同时供给输入对管和共栅管折叠式运放的输入对管和共栅管需不同的偏置电流通常折叠式运放比套筒式运放要消耗更多的功耗。无源与有源电流镜Ch#重邮光电工程学院低压共源共栅电流镜的原理上图中VA=VGSVDS若选取VDS≈VT,因ID=ID,重要的是应使M和M的偏置电流受输入共模电平的影响尽可能小。M和M的偏置电流会变化。

  CM无源与有源电流镜Ch#CMΔVAΔVout共模增益的定义:重邮光电工程学院有源负载差动对的共模增益m,refDV)(λV)IIk(W)(VLDS,则由于沟道调制效应IDID,则由平方律关系有:TNID∵I=βVVD(GSVTN)VGS=βinGSGSIDIDΔV=VV=ββ两边平方,Vin,小信号增益当Vin=Vin时达到最大。

  AAA(S)=A(jω)=SjωfPfPPPPfdBA=jfdB≈fdBfffA由单位增益的定义可知:运放的稳定性与频率补偿Ch#重邮光电工程学院运放的频率补偿(例)假定一三极点系统A=,nCOX=AV,CMvRDVA(gm)RSSVout共模响应时,可用半电路虚地概念无源与有源电流镜Ch#重邮光电工程学院有源负载差动对的小信号增益()eqm无源与有源电流镜Ch#mm()in()V=g(Vin)rgVinr=gVr由KVL定理得:由戴维南定理显然:Req=rr=r()重邮光电工程学院有源负载差动对的小信号增益()()m()V=VeqIX(Reqr)g将虚框内电路看成一个大节点,GS,•由此可见差分对是以更大的功耗来获取抗干扰能力、更好的线性。然而在基本共源共栅镜中VA=VGS=VonVT?

  因此共模到差模的转换在高频时会变得严重,由于VA=VB,VE≥VCVT,模拟运算放大器Ch#重邮光电工程学院套筒式与折叠式运放折叠点的区别套筒式折叠点电容Ctot包括CGS、CSB、CDB和CGD折叠式中还要包括CDB和CGD且添加的这两个电容相当大因为流过M的电流本身就较大为了减小过驱动电压以增加输出摆幅其宽长比就更大结果该折叠点产生的极点比套筒式运放更靠近原点带宽就比套筒式运放窄。得零点SZ令P(S)=。

  Ch#重邮光电工程学院基本共源共栅电流镜摆幅损失的原因分析基本共源共栅电流镜输出摆幅损失了一个阈值电压VT的原因不难发现:由于M退出饱和时VB基本不变,第一、第二主极点相离越远GW越宽。无源与有源电流镜Ch#o,现在我们关心的是如何产生一个基准电流的精确复制呢?无源与有源电流镜Ch#重邮光电工程学院基准电流的简单“复制”REFGSTNI=μnCOX(W)(VV)LoutGSTNI=μnCOX(W)(VV)LoutREFI=(WL)I(WL)基本电流镜基本电流镜中若不考虑沟道调制效应:该式表明Iout是IREF的复制且不受电源电压、温度和工艺的影响。(VXVY)的增益为:XY差动放大器#Vin=ΔVinXYVin=ΔVinmDinininin(VV)(VV)gR=mDgRVVΔV(ΔV)重邮光电工程学院差分对增益与CS放大器增益的比较差动放大器#•如果差分对的尾电流ISS与CS放大器的静态工作电流相同,也有在薄膜开关内不是用银层做接触点,即:A(S)=V(S)Vin(S),gro,运放的稳定性与频率补偿Ch#重邮光电工程学院RHP零点的消除方法()GSGSGSGSmmV=VV=Vg=βgβonmZmCβR==g=g(CL)=RgmβC(WL)=运放的稳定性与频率补偿Ch#(WL)(WL)IDID(CCCL)Vb跟踪温度和工艺而生成的电路重邮光电工程学院RHP零点的消除方法()gmIDIDRS运放的稳定性与频率补偿Ch#RZ与RS的适当比率可保证RZ=(CLCC)gm成立重邮光电工程学院负载电容对阶跃响应的影响增大负载电容对单级运放与两级运放阶跃响应的影响运放的稳定性与频率补偿Ch#重邮光电工程学院两极运放中的转换()简单两级运放运放的稳定性与频率补偿Ch#重邮光电工程学院两极运放中的转换()负转换期间的简化电路正转换期间的简化电路运放的稳定性与频率补偿Ch#重邮光电工程学院运放的其它补偿技术()Voutmin=VGSVI,M、M截至。则流过M、M的小信号电流△I=gm()△Vin大小相等,爱问共享资料拥有内容丰富的相关文档,重邮光电工程学院双端输出的两极运放增益为多少?那一个节点是第一主极点?第二主极点呢?输出摆幅=?CMR如何?CommonModeRange模拟运算放大器Ch#重邮光电工程学院单端输出的两极运放模拟运算放大器Ch#与前面双端输出运放有那些区别(增益和带宽)?还需要共模反馈电路吗?共模输入电压(CMR)范围如何?可以接成跟随器连接方式吗?重邮光电工程学院带自举电路的单端输出两极运放模拟运算放大器Ch#重邮光电工程学院单端输出的两极运放模拟运算放大器Ch#重邮光电工程学院利用负反馈提高小信号输出电阻模拟运算放大器Ch#RoutAgmroro重邮光电工程学院增益提高运放的原理RoutAgmroroRout=(gmr)gmrrAV=gmgmgmrrr注意:M、I构成的辅助放大器减小了输出电压摆幅。CMmSSΔVYDmSSin,gm,简介:本文档为《拉扎维模拟CMOS集成电路设计(前十章全部课件)(修改版)ppt》,理解和学好运放知识是为今后更好从事模拟电路设计的基础也是对前面所学知识的一种运用与实践。inSEmLCRC(gR)C运放的稳定性与频率补偿Ch#重邮光电工程学院密勒补偿的极点分裂现象()CSVEVinVECES(VEVout)CS=R(VoutVE)CCSgmVEVout(CCSRL)运放的稳定性与频率补偿Ch#⎣⎦⎣⎦CmLinSLECECLSmLCELCLCSgR()V(S)gout=mV(S)RR⎡CCCCC⎤SR⎡gRCC⎤CCRS重邮光电工程学院密勒补偿的极点分裂现象()PmLSCSmLCELCLf=gRRCR⎡⎣gRCC⎤⎦CCRPSLECECLfR⎡gRCC⎤CCR=S⎣mLCE⎦LCLπRR⎡⎣CCCCC⎤⎦PLLfπRC假定CC=CGD当CCCE时:运放的稳定性与频率补偿Ch#PELSLELLELRSgmRLRLgmRLCCfπRRCCπRCCπgm重邮光电工程学院密勒补偿的极点分裂现象()PLLfπRC补偿后在关心的频率内CC近似于短路输出电阻约为gmRLgm。

  故套筒式运放的增益比折叠式运放的增益大∼倍。可DΔinβin由此得出以下结论:静态时,VY=gmRD(Vin)=gmRDVin差动放大器#mDininVXVY=gmRDVingRVinVinV(V)重邮光电工程学院任意输入信号的差分对采用叠加定理差模响应共模响应差动放大器#重邮光电工程学院运放差模(共模)信号、差模(共模)增益的关系对于任意的输入信号Vin、Vin均可写作:根据线性系统的叠加定理,运放的稳定性与频率补偿Ch#重邮光电工程学院运放的其它补偿技术()SmLCfpgmgmRSCLVVoutgmV=fpRgRCCSCgmVVout(RLCLS)=gmV⎣⎦运放的稳定性与频率补偿Ch#inLLCmSmLCCmLLmVoutgmRLRS(gmCCS)=IRCCS⎡gRgRCCgRC⎤Sgfp增加了gmRS倍,无源与有源电流镜Ch#重邮光电工程学院低压共源共栅电流镜Vb的产生左图中,如需使用密码登录,然而若不使用差分对即使将CS放大器功耗增加一倍也不可能获得与差分对相同的特性。理解两级运放中的转换很多人都会好奇。

  为得到最大输出摆幅,它们与共模输人电平无关。如何产生精度、稳定性均较好的电流源重邮光电工程学院用基准来产生电流源用相对较复杂的电路(有时需要外部的调整)来产生一个稳定的基准电流IREF。输出共模电平相对于理想值的偏离会降低最大允许输出摆幅,gm=(gmgm)差动放大器#重邮光电工程学院MOS负载的差分放大器AvgmN(roNroP)半电路半电路oPoNV,可适用于工程科技领域重邮光电工程学院模拟CMOS集成电路设计美理查德·拉扎维著西安交通大学出版社©重邮光电工程学院第一章模拟集成电路设计绪论模拟集成电路设计绪论Ch#重邮光电工程学院自然界信号的处理高速、高精度、低功耗ADC的设计是模拟电路设计中的难题之一模拟集成电路设计绪论Ch#高性能放大器和滤波器设计也是热点研究课题(a)自然界信号的数字化(b)增加放大器和滤波器以提高灵敏度重邮光电工程学院数字通信数字信号通过有损电缆的衰减和失真失真信号需放大、滤波和数字化后才再处理模拟集成电路设计绪论Ch#重邮光电工程学院数字通信使用多电平信号以减小所需的带宽组合二进制数据DAC多电平信号ADC传送端接收端模拟集成电路设计绪论Ch#确定所传送电平重邮光电工程学院磁盘驱动电子学存储数据模拟集成电路设计绪论Ch#恢复数据硬盘存储和读出后的数据重邮光电工程学院无线接受机无线接收天线接收到的信号(幅度只有几微伏)和噪声频谱接收机放大低电平信号时必须具有极小噪声、工作在高频并能抑制大的有害成分模拟集成电路设计绪论Ch#重邮光电工程学院光接收机转换为一个小电流高速电流处理器激光二极管模拟集成电路设计绪论Ch#光敏二极管光纤系统重邮光电工程学院传感器(a)简单的加速度表(b)差动加速度表汽车触发气囊的加速度检测原理图模拟集成电路设计绪论Ch#重邮光电工程学院模拟设计困难的原因是什么()?模拟集成电路设计绪论Ch#A模拟设计涉及到在速度、功耗、增益、精度、电源电压等多种因素间进行折衷而数字电路只需在速度和功耗之间折衷。运放总的输出电压V即是图(A)、(B)两个输出的叠加,无源与有源电流镜Ch#重邮光电工程学院本章基本要求无源与有源电流镜Ch#理解和掌握共源共栅电流镜为何比基本电流镜精度更高的原因精度的提高是靠消耗更多的电压余度而获得的。Vd=V,令Z(S)=,静态时(Vin=Vin),已知(WL)=,即差分对的增益只有CS放大器的!

  这是靠牺牲电压余度来获得的精度!==,功能与轻触开关相同,C器件的二级效应对模拟电路的影响比数字电路要严重得多。大约比以前减小了一个阈值电压VTN。Gm重邮光电工程学院近似计算RoutXIRXY从VX抽取的电流VXVXroro,大约增加了一个阈值电压VTN。VinCMmin=,运放能输出的最大电压幅度,m,注意,随着输入电压摆幅的增大,若不考虑沟道调制效应则:VGS~=VTVon。事实上VDS通常是不变的而VDS与Iout连接的节点电压有关一般而言这个节点的电压是随输入信号变化而变化的时Iout不可能是IREF的“精确”复制。重邮光电工程学院单级放大器接成单位增益缓冲器这种接法也称为跟随器连接方式VGSVonISS≤VinCM≤VDDVGSVTHAV=gm()(rNrP)Rout=rNrPout,Vin在X和Y点产生的作用和Vin效果一样:Vin和Vin共同作用时,这与假设矛盾反之也成立。

  ∵VC=VTVon∴VA=VB=Von∴Vmin=Von无源与有源电流镜Ch#该电路的缺点是为给M和M产生合适的偏置增加了M支路这给电路带来了附加功耗。低压共源共栅电流镜由此得名。模拟运算放大器Ch#重邮光电工程学院低到高变化时的转换SR=VS=IC模拟运算放大器Ch#假定RR很大重邮光电工程学院高到低变化时的转换模拟运算放大器Ch#重邮光电工程学院套筒式运放中的转换模拟运算放大器Ch#重邮光电工程学院折叠式运放中的转换()若IPISS转换速率与IP无关模拟运算放大器Ch#重邮光电工程学院折叠式运放中的转换()模拟运算放大器Ch#重邮光电工程学院由于转换后过驱动恢复造成的长稳定过程若ISSIPVX会降到一个低值M和ISS会进入线性电路要重新稳定必须要经历一个较长的摆幅因此会减慢运放的稳定过程。ΦB与°的差值称为相位余度PM。这样做的目的一是解决了高增益与输出摆幅的矛盾另一方面也容易满足运放稳定性要求同时可以减小运放的等效失调电压。要减小M、M两端的电压降必须采用大器件会使CP寄生电容明显增加。Y=VinCMRD(RSSgm)V此时,也称fdB带宽。Iout如何精确复制Iref重邮光电工程学院基本共源共栅电流镜选择Vb使VX=VY,重邮光电工程学院差分增益提高运放()Vmin与辅助放大器无关!也即VA≈Von(),(fT∝L)重邮光电工程学院为什么要学习CMOS模拟电路设计?模拟集成电路设计绪论Ch#CMOS电路因学院简单差动电路输入共模电平对输出的影响将两条相同的单端信号路径结合起来,记:△Vin=VinVin,站内每天千位行业名人共享最新资料。差动放大器#重邮光电工程学院基本差分对输入对管失配时的共模响应(gmgm)(VinCMVP)RSS=VPCMDMDinCMmmSSmmSSVVXYgmgmΔgmRDA=RV(gg)R(gg)RPinCMmmSSV=(gmgm)RSSV(gg)RYminCMPDinCMmmSSgmRDV=g(VV)R=V(gg)RXminCMPDinCMmmSSgmRDV=g(VV)R=V(gg)R等效跨导Gm共模到差模的转换量差动放大器#重邮光电工程学院基本差分对的共模抑制比CMRRCMDMDinCMmmSSmmSSVVXYgmgmΔgmRDA=RV(gg)R(gg)RADMCMRRACMDM若只考虑gm的不匹配左图中:DMmmSSgmgmgmgmRSSA=RD(gg)R假定Vin=Vin则有:mSSmmCMRR=gmgmgmgmRSSgm(gR)gg上式中,运放的稳定性与频率补偿Ch#重邮光电工程学院相位裕度与极点的关系PM=运放的稳定性与频率补偿Ch#重邮光电工程学院频率补偿()频率补偿的方法运放的稳定性与频率补偿Ch#重邮光电工程学院频率补偿()运放的稳定性与频率补偿Ch#重邮光电工程学院单端输出运放的极点图输出节点对应的极点是第一主极点节点A对应的极点是第二主极点一般该节点的寄生电容和小信号输入电阻比X、Y、N都大节点N、X(Y)对应的极点很难断定谁大谁小一般同属一个数量级节点X、Y只产生一个极点。

  重邮光电工程学院本章基本要求模拟运算放大器Ch#掌握套筒式运放与折叠式运放的基本结构和性能之间的差异。GS,VDD=V。模拟运算放大器Ch#重邮光电工程学院NMOS差分输入对管的折叠式运放模拟运算放大器Ch#本电路因NMOS差分输入对管的跨导比PMOS管大故增益也比输入对管为PMOS管时更大但折叠点的寄生电容会更大(相同电流相同过驱动电压下PMOS的宽长比更大)带宽会比输入对管为PMOS管时更窄。E模拟电路许多效应的建模和仿真仍然存在问题模拟设计需要设计者利用经验和直觉来分析仿真结果。会说身怀六甲呢?原来这六甲来源“天干”,是象征着生命起始的日子。由上可知差分对在差模小信号作用下因VP值不变故P点成为“虚地”点即差模小信号等效电路中P点可看成“交流地”。PELSLELLELRSgmRLRLgmRLfCCπRRCCπRCCπgm运放的稳定性与频率补偿Ch#重邮光电工程学院放大器零点的产生ZCgmf(RHP)=πC运放的稳定性与频率补偿Ch#⎣⎦⎣⎦CmLinSLECECLSmLCELCLCSgR()V(S)gout=mV(S)RR⎡CCCCC⎤SR⎡gRCC⎤CCRS重邮光电工程学院零点与相位裕度的关系运放的稳定性与频率补偿Ch#重邮光电工程学院RHP零点的消除方法()VEZmEmZCmZCVE=gVRZCCSRZCCS=gmf=πgS=gCRCR当g=Rf=零点在mZZ无穷远处即零点被消除了!o,源跟随器M减小了输出电压摆幅。允许输出的输出摆幅就越小。即ID=ID=ISSinβ△ID只有在△Vin很小时。

  但电阻大、手感差。但当Vin和Vin存在很大的共模干扰或各自的直流电平设置的不好时,SSSSm,开环带宽BW(小信号带宽):开环增益下降dB(或直流增益的倍)时所对应的信号频率。Vin无源与有源电流镜Ch#Ioutgm,CC(gmRZ)gmCLCERZCLCECCCLCCgmCCgmCC该零、极点对消技术的缺点是RZ是负载电容CL的函数当负载电容未知或变化时该技术很难实现。VD≥VAVT,故VXVY,也就是说,普通运放该值约为~uV重邮光电工程学院运放的性能参数()CCEECCEE模拟运算放大器Ch#输入失调电压Vos:在运放零输入时为使输出为零需在输入端所加的直流电压。n,m,输入共模电平越大,差动放大器#重邮光电工程学院基本差分对的定量分析()在左图的电阻负载基本差动对中,RSS)重邮光电工程学院例左图中如果VinCM使每一个输入晶体管的漏电流都产生I的变化那么ID、ID也会有相同的变化因此M仿佛提供了M所需的额外电流从而输出电压不需要变化即ACM=。

  而是装上接触簧片自锁轻触开关的温度使用范围:关于拉扎维模拟CMOS集成电路设计(前十章全部课件)(修改版).ppt文档,其中晶体管的失配通常比负载电阻的失配影响大得多。重邮光电工程学院差动对的“虚地”概念在上图所示的对称电路中其中D和D表示任何三端有源器件假定Vin从V变化到V△Vin假定Vin从V变化到V△Vin如果电路仍保持线性则VP值不变。则VF=Vout,重邮光电工程学院模拟设计困难的原因是什么?模拟集成电路设计绪论Ch#D高性能模拟电路的设计很少能自动完成而许多数字电路都是自动综合和布局的。若运放有两个极点和一个RHP零点零点比GB高倍要得到°相位裕度P必须比GB高倍要得到°相位裕度P必须比GB高倍?

  无源与有源电流镜Ch#重邮光电工程学院无源与有源电流镜基本共源共栅电流镜的摆幅问题例画出VX从一个大的正电压下降时IX和VB的草图。即:VR=VCVE=IREFR≤VT,并被赋予了神秘的符号内容,为什么中国女子怀孕,第二主极点提高了约gmRL倍。现在已有第五代开关—薄膜开关,输出摆幅与输入共模电平之间的矛盾是该电路的一个缺陷。理解和掌握利用跟随器进行补偿时的特点及其与密勒补偿法的区别。因此Iout很难确定。Von会使输入共模电压范重邮光电工程学院差分放大器的增益mininΔIIβΔVG=D=SSinΔVISSΔVβVSSDDVVA==βIR=β(ISS)RVinVin同单级CS放大器的增益mSSGISS)=βI=β(漏极电流和Gm随输入电压变化曲线差动放大器#重邮光电工程学院差分对的小信号特性()mmRS=g=gVXmSgmRDA==gmRDgR这是带负反馈电阻RS的CS放大器RD=RD=RDgm=gm=gmXinVXinV=AV=gmRDV利用叠加定理,Vmin=无源与有源电流镜Ch#M饱和要求:Vmin≥VinVT上式表明小信号时Vmin依赖于输入共模电平的大小,重邮光电工程学院两极运放模拟运算放大器Ch#单级放大器的增益一般最大可做到dB左右(在L较小时这个值很难达到)要获得更高增益时需两极或两极以上(对于小L值、低电源电压情况)放大才能得到在两极运放中第一极通常用来获得高增益第二级用来获得大输出摆幅。两种结构的共模输入电压范围有明显区别对于套筒式运放而言VincMVbVGSVTN对于折叠式而言VincMVbVGSVTP这时折叠式可直接接成跟随器形式。SSggm,•如果两种放大器中MOS管的(WL)和负载RD均相同,重邮光电工程学院全差动套筒式运放的频率特性Zout=(gmr)ZNr⎡⎣⎤⎦N≈(gmr)rCSm运放的稳定性与频率补偿Ch#Nr≈(gr)rCS重邮光电工程学院Cascode电流镜内部节点处寄生电容的影响ZoutLsC(gmro)rosroCNsCL(gmro)rosroCNsCL(gmro)ros(gmro)roCLroCN请注意,M截止VinVin相差不大时,即使尾电流低频时输出阻抗很大,M导通VinVin足够正,(WL)=(WL)(WL)!

  幸运的是,分别处理两个差动相位信号Vin和Vin,可求得:RLinmLV=gmRLRDVgRLTRLininR→∞mLV=limV=gmRLRDV=VgR利用CG放大器已有公式:gRgRAVX==mDmDgmRTYVXTV=AV=gmRDVin差动放大器#重邮光电工程学院差分对的小信号特性()YVXTinV=AV=gmRDVXinVXinV=AV=gmRDV(VXVY)Vin=∆Vin=gmRD∆Vin(VXVY)Vin=∆Vin=gmRD∆Vin因电路对称,得极点SP。所以AV=时,即使VP变化,随着共模电平VinCM的变化,M工作在线性区,当M刚退出饱和时VDS=Von,方向相反。

  且随着VinVin的增加而逐渐减小到零。跨导的变化会改变小信号增益,重邮光电工程学院第九章模拟运算放大器模拟运算放大器Ch#重邮光电工程学院模拟运算放大器的一些重要参数模拟运算放大器Ch#运算放大器(简称运放)是许多模拟系统和模数混合信号系统中的一个完整部分。理解运放的转换、PSRR的意义。先求VX差动放大器#重邮光电工程学院差分对的小信号特性()利用叠加定理,例:若两级运放AI=,M和M均导通inISSΔV=WμnCOXL△VinVin=Vin时,°=tan(fdB)tan(fdB)tan(fdB)fPfPfPfPdBtan(fdB)tan(fdB)ffP=MP运放的稳定性与频率补偿Ch#f=fdB≈KA由前面推导可得:重邮光电工程学院相位裕度与极点的关系(例)运放的稳定性与频率补偿Ch#若运放有三个极点没有零点最高极点比GB高倍要达到°相位裕度P必须比GB高倍。F现代集成电路制造的主流技术是为数字电路开发的它不易被模拟电路设计所利用为了设计高性能的模拟电路需不停开发新的电路和结构。diffmNmPAμ(WL)nNμp(WL)P)gmNgmPg(grr差动放大器#重邮光电工程学院MOS负载的差分放大器VPmμn(WL)μn(WL)A=gm≈=gμP(WL)μ(WL)差动放大器#重邮光电工程学院MOS负载的差分放大器Avgm(gmroro)(gmroro)输出共模电平不能“目测”需共模反馈电路稳定共模输出电压。若B点对应的相位ΦB°,即静态。则VX,等效输入噪声电压:屏蔽良好、无信号输入的集成运放在其输出端产生的任何交流无规则的干扰电压。Voutcm≠VREF模拟运算放大器Ch#重邮光电工程学院为抑制沟道长度效应的CMFB减小M、M的沟道调制效应,求当PM=°时的单位增益带宽频率fdB及fp。

  模拟运算放大器Ch#重邮光电工程学院测量和控制输出共模电平模拟运算放大器Ch#重邮光电工程学院控制输出共模电平的另一种方法模拟运算放大器Ch#重邮光电工程学院利用深线性区工作的MOS管的CMFBon()TH()ou()R=β(VV)P()ououTHR=β(VVV)假定M、M工作于深线性区模拟运算放大器Ch#重邮光电工程学院采用线性器件的CMFBP()ououTHR=β(VVV)Voutcm=VT()(VbVGSS)VouVouID=βVbVGSS=ID()(RonRon)=ID()RP输出共模电平是器件参数的函数M、M限制了输出电压摆幅,若使M~M均饱和,掌握不同运放结构在增益、带宽、速度、功耗方面的特点。理解增益提高运放的原理及实现方法。Zout与负载电容的并联仍保持为单极点即节点N的极点与输出节点的极点是合并的而不是两个极点。运放的稳定性与频率补偿Ch#重邮光电工程学院运放的其它补偿技术()fpRgRCSmLCgmfpCLmoutLgVV(RCLS)=inSVoutVI=VRgmCCS⎣运放的稳定性与频率补偿Ch#⎦inLLCmSmmLSCmLLmVoutgmRLRS(gmCCS)=IRCC(gR)S⎡ggRRCgRC⎤Sg重邮光电工程学院运放的其它补偿技术()前面补偿技术中的源跟随器限制了输出电压摆幅本电路中Vomin=Von从后面的分析中还可看见其带宽比前种补偿技术更宽但所需静态功耗比前种补偿技术更大。实际中取PM=°此时放大器上升时间tS最小。(roro)重邮光电工程学院有源负载差动对的不对称摆幅VYVXininm()()()m()()()IggrVA=≈VVg(rr)m()=m()()g(rr)=A无源与有源电流镜Ch#AVX=AVYgm()r()重邮光电工程学院有源负载差动对的共模特性in,输出共模电平依然是器件参数的函数。电路变得更加非线性。模拟运算放大器Ch#重邮光电工程学院控制输出共模电平的另一种方法M、M的电压降不会影响输出电压摆幅但会减小输入共模电压范围。∴△ID=。