單級(jí)放大器的頻率響應(yīng)講座-資料下載頁(yè)
2024-10-19 12:55本頁(yè)面
【正文】 出擺幅要減小一些。 知識(shí)回顧：基本差分對(duì)低頻時(shí)的共模 ?差模轉(zhuǎn)換 DSSm2m1m2m1CMi n ,YXDMCMV, R1)Rg(gggVVVA????????RSS 用 ro3||(1/CPs)代替 , RD 用 RD||(1/CL s)代替即可得到基本差分對(duì)的共模高頻響應(yīng)。 基本差分對(duì)的共模高頻響應(yīng) )1)rg(gCrs) ( 1CsR(1)Csr(11)rg(g)Rg(g1]sC1||) [ rg(g]sC1||) [ Rg(gVVV( s )Ao3m2m1Po3LDPo3o3m2m1Dm2m1Po3m2m1LDm2m1CMi n ,YXDMCMV,????????????????????注意該傳輸函數(shù)有一個(gè)左半平面的零點(diǎn) ! AV,CMDM 在 fz=1/(2πro3CP)開(kāi)始以 20dB/dec的斜率上升。 基本差分對(duì)的帶寬 ?m1 m2 D 03 PV, CM DM03 Pm1 mb 1 03DLm1 mb 1 03(g g )R 1 + Sr CA=1 + Sr C(g + g )r + 1(1 + SR C )(1 + )(g + g )r + 1G D Dm1(2)DMS G S D D D B G Dm1(2)(SC g )RA={1 + SR [C + (1 + g R )]}[1 + SR (C + C )]? 在某一頻率 f=fP,DM 差模增益 ADM 開(kāi)始下降。 ? 在某一頻率 f=fZ,CM共模增益 ACM開(kāi)始上升。 ? 從某種意義上說(shuō)，上面兩個(gè)頻率中更低的一個(gè)頻率才是放大器的帶寬。 基本差分對(duì)共模響應(yīng)的頻率特性小結(jié) 基本差分對(duì)的共模高頻特性一般由節(jié)點(diǎn) P的總電容決定。因?yàn)闉槭馆敵鰯[幅盡可能大，需 M1(2)和用作尾電流管的 M3過(guò)驅(qū)動(dòng)電壓盡可能小 (特別是在低電源電壓情況下 )，即它們的寬長(zhǎng)比較大，于是 P點(diǎn)的寄生電容可能會(huì)變得相當(dāng)大。如果此時(shí)輸出極點(diǎn)頻率 (同差模時(shí)該節(jié)點(diǎn)的極點(diǎn)頻率 ) 遠(yuǎn)大于 P點(diǎn)的極點(diǎn)頻率 (也即 P點(diǎn)高阻特性明顯下降時(shí)，輸出節(jié)點(diǎn)的阻抗還很高 )，則此時(shí)共模增益 ADM增加， CMRR減小 (即尾電流阻抗下降導(dǎo)致 CMRR?) ，如果電路失配，共模 ?差模的轉(zhuǎn)換電平較大，輸出端高頻電源噪聲和輸入端的共模噪聲顯著增加。 電流源負(fù)載差分對(duì)的頻率特性 CL 包括 M M4的 CGD 和 CDB ? 差分輸出時(shí) , CGD3 和 CGD4 感應(yīng)到節(jié)點(diǎn) G的信號(hào)大小相等、方向相反，故 G點(diǎn)小信號(hào)時(shí)接地。 ? 也可以理解為 M M4的柵極接的是一個(gè)固定偏置電平，它不隨輸入信號(hào)的變化而變化，故 G點(diǎn)小信號(hào)時(shí)接地。 電流源負(fù)載差分對(duì)的半電路 ? ? 1)C(CRCR)CRg(1Rs)CCCCC(CRRs )Rg(sC(s)V (s)V DBGDDGSSGDDmSDBGDSBGSGDGSDS2 DmGDino u t ???????? ??將前面帶電阻負(fù)載時(shí)的傳輸函數(shù)中的 RD 用 ro1||ro3代替即得到恒流源負(fù)載的差分對(duì)傳輸函數(shù)。 ro1||ro3和 CL較大，因此該節(jié)點(diǎn)的極點(diǎn)頻率較輸入極點(diǎn)低，是第一主極點(diǎn)。 2. fh≈1/2πCL(ro1||ro3 ) 電流源負(fù)載差分對(duì)的共模響應(yīng) 帶電流源負(fù)載的差分對(duì)的共模響應(yīng)同帶電阻負(fù)載差分對(duì)的共模響應(yīng)完全一樣，只須用 ro1||ro3代替 RD即可。 節(jié)點(diǎn) P形成的極點(diǎn)依然是主極點(diǎn)。 有源負(fù)載差分對(duì)的高頻響應(yīng) 由于 電路非完全對(duì)稱(chēng)，該電路差模響應(yīng)有兩個(gè)極點(diǎn)，一個(gè)在輸出節(jié)點(diǎn)，一個(gè)在節(jié)點(diǎn) X(注意雙端輸出時(shí)沒(méi)有這個(gè)極點(diǎn) )，該極點(diǎn)也稱(chēng)“鏡像極點(diǎn)”。 ?X?CX/gm3， CX是 X節(jié)點(diǎn)到地的總電容，它 包含 CGS3,CGS4,CDB3,CDB1 和 CGD1 及 CGD4的密勒效應(yīng)。下面來(lái)求其傳輸函數(shù)。 有源負(fù)載差分對(duì)的小信號(hào)模型 ? 由前面分析我們知道 : ? VX=gm1ro1Vin=gmNroNVin ? RX=2ro1=2roN ? 圖中未標(biāo)電容全部忽略 有源負(fù)載差分對(duì)的差模高頻響應(yīng)（ 1） ? 假定 1/gmProP ? VE=(VoutVX)[(1/(CEs+gmP)] / [RX+(1/(CEs+gmP)] ? M4 的小信號(hào)電流為 gm4VE ? gm4VEIX=Vout(CLs+roP1) LoNmPoPEoPoNoPoNmP2LEoNoPEmPoNmNinout)Cr2g(1r)Cr(2ra)r(r2gassCCr2rs)C(2grgVV?????????有源負(fù)載差分對(duì)的差模高頻響應(yīng)（ 2） LoNmPoPEoPoNoPoNmP2LEoNoPEmPoNmNinout)Cr2g(1r)Cr(2ra)r(r2gassCCr2rs)C(2grgVV?????????由于鏡像極點(diǎn)比輸出極點(diǎn)高很多，用前面估算極點(diǎn)的方法可得： LoNoPLoNmPoPoPoNmPLoNmPoPoPoNmPLoNmPoPEoPoNoPoNmPh)Cr||(r1Crg2r)r(r2g)Cr2g(1r)r(r2g)Cr2g(1r)Cr( 2 r)r(r2gf?????????????LoPoNp1 )Cr||2 π( r1f ?EmPp2 2 πCgf ?EmPp2Z 2 πC2g2ff ??注意傳輸函數(shù)有一左半平面零點(diǎn)，大小為： 下面我們用另一種方法來(lái)求此零點(diǎn)！ 有源差分對(duì)零點(diǎn)的簡(jiǎn)單求法 Id4 根據(jù)零點(diǎn)的意義可得 :Id4+IX=0 ? gmP VE+IX=0 ?X X XmXXX m PPEE1V + I ( R + ) = 0V1 = R +Ig+ S C+ S CgX X X EV + I R + V = 0m P X X X Xg ( V I R ) + I = 0m P X Xm P Xg R 1 V= gI?m P X Xm P m P Eg R 1 1= R +g g + S C2 ?? mPm P EE2gg S C S =C單端與雙端輸出差分對(duì)的高頻響應(yīng)比較 雙端輸出的恒流源負(fù)載差分對(duì)因電路完全對(duì)稱(chēng)，差模響應(yīng)傳輸函數(shù)中只有一個(gè)極點(diǎn)，有源負(fù)載差分對(duì)由于電路不對(duì)稱(chēng)，傳輸函數(shù)中有兩個(gè)極點(diǎn)，因此其高頻響應(yīng)比恒流源負(fù)載差分對(duì)要差， 換句話(huà)說(shuō)，恒流源負(fù)載差分對(duì)的帶寬更寬， 同時(shí)有源負(fù)載差分對(duì)從輸入到輸出有兩條極性相同的信號(hào)通路，故還存在一個(gè)左半平面的零點(diǎn)。
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