【文章內容簡介】 XM4YM6M8M1 0Mb 2IR 2IR 3VD D折疊式級聯(lián)運算放大器 ? 由于 NMOS器件具有較大的遷移率，所以該電路的電壓增益較大，但這是以降低在折疊點的極點為代價。實際上，對于類似的偏置電流，后一張圖中的 M5M6可能比前一張圖中的寬度大幾倍。 ? 折疊級聯(lián)運放的總的壓擺略高于伸縮式結構。這個優(yōu)點是以高功耗、小電壓增益、低極點頻率等為代價的。但是由于折疊級聯(lián)運放的輸入與輸出可以短接且輸入共模電平易于選擇，所以應用非常廣。 ? 折疊級聯(lián)運放的一個重要特性是控制輸入共模電平接近電源供給的一端電壓：用 NMOS輸入對時可使輸入共模電平為 VDD，而使用 PMOS輸入對的相似結構可使輸入共模電平為零。 單端輸出運算放大器 簡單的運算放大器 CMOS差分放大器 ? 開環(huán)輸出電阻為： ? 式中 roN與 roP分別為 NMOS管漏源之間的電阻。 M4M2M1VoISVD DViM3QCL+VoViCLro coPoNo rrr ?簡單的運算放大器 CMOS差分放大器 ? 開環(huán)電壓增益為： ? 上式中 gmN為輸入差分對管 NMOS的跨導，接成閉環(huán)應用時，其反饋系數(shù)為 － 1，因此根據(jù)負反饋特性可以求出閉環(huán)輸出電阻為： ? 由于 ro較大，故其閉環(huán)輸出電阻近似為1/gmN，與開環(huán)輸出電阻無關。 )( oPNomNvd rrgA ??)(11 oPoNmNoPoNvvdooc rrgrrFArr????簡單的運算放大器 CMOS差分放大器 ? 該電路的輸出壓擺為： VDD－ ? 上式中的 VdsatN與 VdsatP分別指 NMOS與PMOS的飽和漏極電壓。 ? 電路主極點位于輸出節(jié)點，且其時間常數(shù)為：roCL。 ? 其特點是：開環(huán)電壓增益可達到 100左右，而功耗為 mW級，單位增益頻率約為兆赫量級；且電路驅動負載能力較小。 d s a t PDDod s a t NQ VVVVV ????共源共柵電流源為負載的伸縮式級聯(lián)結構運算放大器 ? 如圖所示，與全差分伸縮式級聯(lián)放大器不同之處是其負載為共源共柵電流鏡結構。 VoM7M8VD DM1M2ViISCLQM5M6Vb 1M3M4X共源共柵電流源為負載的伸縮式級聯(lián)結構運算放大器 ? 該電路的開環(huán)輸出電阻： ? 開環(huán)電壓增益： ? 閉環(huán)輸出電阻為： roc=1/gmN ? 開環(huán)的輸出壓擺： 22 oPmPoNmNo rgrgr ?)( 22 oPmPoNmNmNd rgrggA ??8642 d s a td s a tDDod s a td s a tQ VVVVVVV ??????共源共柵電流源為負載的伸縮式級聯(lián)結構運算放大器 ? 閉環(huán)輸出壓擺：把輸入信號端 M2的柵極與輸出節(jié)點相連構成單位增益反饋應用時，在正常工作時，要保證所有 MOS管工作于飽和態(tài)。 ? M4飽和的條件是： Vo≥Vb1－ Vth4 ? M2飽和的條件是： Vo－ Vth2≤VX，即 Vo≤Vth2＋VX＝ Vb1－ VGS4＋ Vth2，所以有： ? 故輸出電壓擺幅為 Vth2－ (VGS4Vth4)，小于 M2的閾值電壓，因此用作緩沖器時其輸出壓擺太小，所以不實用。 ? 另外，這種電路的輸出擺幅為全差分相應電路的輸出擺幅的一半，并且該電路的反饋系統(tǒng)的速度較低。 24141 thGSbothb VVVVVV ?????高擺幅的伸縮式級聯(lián)結構運算放大器 ? 為了克服上述結構輸出擺幅小的缺點，對此結構進行了改進，如圖所示。 VoM7M8VD DM1M2ViISCLQVbM5M6Vb 1M3M4高擺幅的伸縮式級聯(lián)結構運算放大器 ? 上圖所示的電路結構的一個最大特點就是其輸出擺幅較大，因此稱為高擺幅的伸縮式級聯(lián)結構運算放大器。 ? 這是由于其利用高擺幅的電流鏡作為負載以提高放大器的開環(huán)電壓擺幅。 ? 在這種結構中， M7與 M8被偏置在線性區(qū)的邊緣。這種結構與前一種結構一樣，不適用于單位增益緩沖器。 高擺幅折疊式級聯(lián)運算放大器 ? 如圖所示的折疊式級聯(lián)運放可以克服伸縮式級聯(lián)運放較小的輸出擺幅和難以用作單位緩沖電路的缺點。（并仍將輸入電壓轉變成電流） M8M6M5VoISVD DViM7Vb 2CLVb 1M4M3M1M2ISISVS高擺幅折疊式級聯(lián)運算放大器 ? 該電路的開環(huán)輸出電壓的最小值為： VS＋Vdsat4，最大值則為 VDD－（ |Vdsat6|＋|Vdsat8|)，所以開環(huán)輸出兩峰值之間的擺幅為： ? 上式的值比伸縮式級聯(lián)運放的輸出擺幅大了一個電流源的過驅動電壓。 ? 該電路的小信號電壓增益也可采半電路概念來求解，并可表示為 Av=GmRo，同理必須先求出等效跨導與等效輸出阻抗。 )( 864 d s a td s a tDDod s a tS VVVVVV ????? 共模反饋 引言 ? 全差分運算放大器具有大輸出擺幅、無鏡像極點等優(yōu)點，因此可以得到高的閉環(huán)速度。 ? 但其共模電平必須小心定義以使之能正常工作。一般都采用所謂的 “ 共模反饋 ” (CMFB)的方法。 ? 在高增益放大器中，其輸出共模電平對器件特性與失配非常敏感，不能通過 “ 目測 ” 確定，而且不能通過差分反饋來達到穩(wěn)定。 ? 因此， 必須采用一共模反饋網(wǎng)絡來檢測輸出端的共模電平，有效調節(jié)放大器的偏置電流 。 引言 ? 引入共模反饋的兩個目的： ? 為輸出節(jié)點提供一個穩(wěn)定的共模電平。 ? 減小共模增益，以提高共模抑制比。 ? 共模反饋設計時應考慮： ? 只為共模信號創(chuàng)建一個負反饋回路，而對于差分信號，即共模反饋不能影響電路的性能。 ? 盡量減小共模反饋電路的功耗與面積。 ? 在單端輸出的運放中，不需要 CMFB，但可以利用 CMFB來提高共模抑制比；而在全差分運放中則必須有 CMFB。 引言 ? CMFB主要有二部分組成： ? 共模電平檢測電路； ? 參考電源比較電路。 ? 工作機理是： ? 檢測出共模信號： 。 ? 與一個參考電壓進行比較： 。 ? 將其誤差校正電平回送到