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CMOS模擬集成電路設(shè)計_ch9運算放大器2——筒套式、折疊式運放第一頁,共24頁。典型的運放結(jié)構(gòu)和種類筒套式共源共柵運算放大器折疊式共源共柵運算放大器高增益運算放大器軌對軌運算放大器全差動運算放大器第二頁,共24頁。筒套式共源共柵運算放大器 telescopiccascode第三頁,共24頁。共源共柵運放的ICMR保證所有晶體管均處于飽和區(qū)輸入下限:Vin,min=VCSS+VGS2=Vdsat+Vth2+Vdsat2輸入上限:Vin,max=Vb-|VGS4|+Vth2Vb越大,輸入共模電平擺幅越大第四頁,共24頁。單端輸出共源共柵運放的輸出范圍輸出下限:Vout,min=Vb-Vth4輸出上限:Vout,max=VDD-|Vth7|-2VdsatVb越小,輸出擺幅越大輸出擺幅的最大值為VDD-|Vth7|-5Vdsat第五頁,共24頁。雙端輸出共源共柵運放的輸出范圍輸出下限:Vout,min=Vb1-Vth4輸出上限:Vout,max=Vb2+Vth5Vb2越大,輸出擺幅越大Vb1越小,輸出擺幅越大輸出擺幅的最大值為2(VDD-5Vdsat)第六頁,共24頁。單位增益放大器第七頁,共24頁。筒套式共源共柵運放的優(yōu)缺點優(yōu)點:高增益,較低功耗,較好的頻率特性、噪聲特性缺點:輸入擺幅、輸出擺幅小不宜用做單位增益緩沖器輸出擺幅很小第八頁,共24頁。寬擺幅的單端輸出共源共柵運放實際電路中,b結(jié)構(gòu)(寬擺幅)被廣泛采用第九頁,共24頁。寬擺幅的單端輸出共源共柵運放輸出擺幅的最大值為(VDD-5Vdsat)第十頁,共24頁。筒套式共源共柵運算放大器的穩(wěn)定性因此筒套式共源共柵運算放大器一般不需要相位補償?shù)谑豁?,?4頁。為了解決擺幅小的缺點,可以級聯(lián)一個共源放大器第十二頁,共24頁。三級共源共柵運算放大器缺點:輸出擺幅受到限制太大,所以一般不會采用三級以上的共源共柵結(jié)構(gòu)第十三頁,共24頁。全差分共源共柵運放的設(shè)計(1)第十四頁,共24頁。全差分共源共柵運放的設(shè)計(2)除去單端的擺幅1.5V,還剩1.5V可供晶體管分配:選擇多大的電流(功耗),主要出于速度方面的考慮)第十五頁,共24頁。全差分共源共柵運放的設(shè)計(3)第十六頁,共24頁。全差分共源共柵運放的設(shè)計(4)電路對速度和噪聲的要求使電流不能任意減小,因此增大增益的主要辦法就是增加管子的尺寸。由于PMOS的ro較小,所以主要增大P管的L,適當(dāng)調(diào)整過飽和電壓的分配即可達到要求第十七頁,共24頁。典型的運放結(jié)構(gòu)和種類筒套式共源共柵運算放大器折疊式共源共柵運算放大器高增益運算放大器軌對軌運算放大器全差動運算放大器第十八頁,共24頁。折疊共源共柵放大器Rout較小,因此折疊式的電壓增益較小 foldedcascode第十九頁,共24頁。折疊共源共柵差分對折疊式的功耗更大第二十頁,共24頁。折疊共源共柵結(jié)構(gòu)中折疊點對應(yīng)的極點電容增加,頻率特性變差第二十一頁,共24頁。折疊式共源共柵運算放大器優(yōu)點:輸入、輸出擺幅比筒套式大!第二十二頁,共24頁。折疊共源共柵運放可以
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