集成電路設(shè)計(jì)（第4版） 課件9-5 運(yùn)算放大器

1第九章模擬集成電路基本單元9.1電流源電路

9.2基準(zhǔn)電壓源9.3單端反相放大器

9.4差分放大器9.5運(yùn)算放大器9.6振蕩器29.5運(yùn)算放大器9.5.1性能參數(shù)增益小信號(hào)帶寬大信號(hào)帶寬輸出擺幅線性噪聲與失調(diào)電源抑制39.5.2套筒式共源共柵運(yùn)放圖9.23簡(jiǎn)單運(yùn)放結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單運(yùn)放結(jié)構(gòu)電路的低頻小信號(hào)增益等于：gmN

(rON||rOP)4圖9.24共源共柵運(yùn)放

圖9.24(a)和(b)分別表示了單端輸出和差動(dòng)輸出的電路，這些電路的增益的數(shù)量級(jí)為：但以減小輸出擺幅和增加極點(diǎn)作為代價(jià)

在圖9.24(b)的全差動(dòng)電路中，其輸出擺幅為：這里的VODj表示Mj的過驅(qū)動(dòng)電壓。

5圖9.26折疊式共源共柵電路

9.5.3折疊式共源共柵運(yùn)放

在圖9.26所示的4個(gè)電路中，由M1所產(chǎn)生的小信號(hào)電流依次流過M2和負(fù)載，產(chǎn)生的輸出電壓約等于gm1RoutVin6圖9.27折疊共源共柵運(yùn)放結(jié)構(gòu)

圖9.27(a)中，一個(gè)偏置電流Iss供給輸入管和共源共柵管

圖9.27(b)中，輸入對(duì)管要求外加偏置電流即:ISS1=ISS/2+ID37圖9.28以共源共柵PMOS為負(fù)載的折疊共源共柵運(yùn)放

適當(dāng)選取Vbl和Vb2，擺幅的低端為：VOD3+VOD5高端為：VDD-(|VOD7|+|VOD9|)因此，運(yùn)放每一邊的兩峰值之間的擺幅等于：

VDD-(VOD3+VOD5+|VOD7|+|VOD9|)8確定圖9.28中折疊共源共柵運(yùn)放的小信號(hào)電壓增益

利用9.29所表示的半邊電路，可寫出|Av|=GmRout

1：計(jì)算Gm

由圖9.28可得：Gm≈g

m12：計(jì)算Rout由圖9.31可得：ROP≈(gm7+gmb7)ro7ro9

Rout≈ROP||[(gm3+gmb3)ro3(ro1||ro5)]

由此可得：（9.51）9圖9.33一種折疊共源共柵運(yùn)放的實(shí)現(xiàn)

折疊式共源共柵運(yùn)放的一個(gè)重要特點(diǎn)：可使輸入共模電平接近電源供給的一端電壓。圖9.33中，M1和M2的柵極共模電平可以等于VDD，因?yàn)閂X=VY=VDD－500mV。109.5.4兩級(jí)運(yùn)放圖9.34兩級(jí)運(yùn)放圖9.35一種兩級(jí)運(yùn)放的簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)

在圖9.35中：第一級(jí)增益為：gm1,2(ro1,2||ro3,4)第二級(jí)增益為：gm5,6(ro5,6||ro7,8)因此，總的增益與一個(gè)共源共柵運(yùn)放的增益差不多，但Vout1和Vout2的擺幅等于VDD-|VOD5,6|-VOD7,811圖9.36采用共源共柵的兩級(jí)運(yùn)放

要得到高增益，第一級(jí)可插入共源共柵器件，如上圖所示（9.64）12圖9.37單端輸出的兩級(jí)運(yùn)放兩級(jí)運(yùn)放也可