具有恒定跨導(dǎo)的rail-to-railcmos運(yùn)算放大器設(shè)計(jì)指導(dǎo)(存儲(chǔ)版)
【正文】 Iref，以使電路的總跨導(dǎo)為gm,np＝。選取適當(dāng)?shù)墓茏映叽?，使gm, n = gm, p = gm,max，那么，當(dāng)輸入共模電壓VCM變化時(shí)，互補(bǔ)差分對(duì)進(jìn)入三種工作狀態(tài)，如圖4(b)所示。M4鏡像M5的電流，其漏極電流為 (I2－I1)。圖7為輸入級(jí)工作在強(qiáng)反型層時(shí)，gmn、gmp、gmt的仿真結(jié)果。這樣一來(lái)是自己感興趣的，二來(lái)我也可以少操點(diǎn)心，呵呵。經(jīng)仿真驗(yàn)證，采用這種方法不依賴于平方律模型，輸入MOS管工作在強(qiáng)反型層和弱反型層區(qū)域時(shí)，均可實(shí)現(xiàn)總跨導(dǎo)的恒定。從圖6中可得出 (8)圖6 采用最大電流選擇的railtorail CMOS運(yùn)放輸入級(jí)電路設(shè)計(jì)采用TSMC CMOS工藝，仿真軟件是Hspice。其工作原理如下：圖5 最大電流選擇電路①. I1＜I2 . 由于電流鏡的作用， MM3的漏電流等于I1。 在圖4(a)中，設(shè)Vn+＞Vn，那么 ， ， (3)其中vid是小信號(hào)差分輸入電壓； IN、IP 分別是P、N差分對(duì)管的尾電流；gm, n、 gm, p分別是P、N差分對(duì)管的跨導(dǎo)。因此流過(guò)二極管的電流為0，這樣PMOS差分對(duì)的尾電流就為8Iref。 采用電壓控制來(lái)實(shí)現(xiàn)跨導(dǎo)的恒定 再來(lái)分析一下式（6）（7） 把7式代入6式可得到： 這樣一來(lái)，我們只要使Vgs,n+Vsg,p恒定即可獲得恒定的gm,np。再分析式（6），我們可以通過(guò)控制NMOS和PMOS的有效電壓以取得總跨導(dǎo)的恒定。而輸入共模電壓在中間值時(shí)，兩對(duì)差分對(duì)同時(shí)工作，跨導(dǎo)是其它部分的2倍，如圖3所示。圖1 NMOS差分對(duì)共模輸入范圍 簡(jiǎn)單的差分對(duì)不能滿足railtorail共模輸入的需求，解決這一問(wèn)題的最簡(jiǎn)單的方法是同時(shí)使用NMOS和PMOS差分對(duì)即互補(bǔ)差分對(duì)，如圖2所示。通常的RailtoRail運(yùn)放采用兩級(jí)結(jié)構(gòu)，運(yùn)放的輸出級(jí)可以采用簡(jiǎn)單的classA或classAB來(lái)實(shí)現(xiàn)，難點(diǎn)在于輸入級(jí)的設(shè)計(jì)。電壓減小的原因是因?yàn)槌叽绲臏p小導(dǎo)致了器件的擊穿電壓的減小。下學(xué)期我會(huì)給你們做專門的講解的。如果MOS管的域值電壓隨著電源的降低而等比減小的話，動(dòng)態(tài)范圍就不會(huì)受到嚴(yán)重的影響。同時(shí)，由
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