電流控制型高增益共模反饋電路的設(shè)計(jì)

摘要：介紹了全差分運(yùn)放的共模反饋原理，并對(duì)閉環(huán)工作的一級(jí)全差分運(yùn)放結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，給出了一種電流控制型的高增益共模反饋電路的設(shè)計(jì)方案。該方案采用標(biāo)準(zhǔn)CMOS0．13μm工藝庫(kù)，并通過(guò)CAD仿真軟件驗(yàn)證，結(jié)果表明：該共模反饋電路的開環(huán)直流增益可達(dá)到95dB，補(bǔ)償后的相位裕度可達(dá)到50°，并可在150ns后確保一級(jí)全差分運(yùn)放穩(wěn)定工作。
關(guān)鍵詞：共模反饋電路；電流控制；高增益；全差分運(yùn)放

0 引言
隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，工藝線寬不斷減小。線寬的減小不僅限制了電路的電源電壓，同時(shí)也抑制了電路的輸出擺幅。這樣，在小線寬的工藝中，全差分運(yùn)放相對(duì)于單端輸出運(yùn)放輸出擺幅較大的優(yōu)點(diǎn)就變得更加明顯。除此之外，全差分運(yùn)放對(duì)共模噪聲和高階的諧波失真也有更好的抑制作用。
在高增益的全差分運(yùn)放中，輸出共模電平對(duì)器件的特性和失配相當(dāng)敏感，而且不能通過(guò)差模反饋來(lái)達(dá)到穩(wěn)定，這就要求我們必須引入額外的負(fù)反饋電路來(lái)穩(wěn)定共模電平，該電路即為共模反饋電路。共模反饋電路的工作原理如圖1所示。首先，通過(guò)共模電平檢測(cè)電路檢測(cè)得到輸出的共模電平。然后將檢測(cè)得到的共模電平與參考共模電平進(jìn)行比較。最后，再將得到的誤差信號(hào)通過(guò)放大器放大并反饋回運(yùn)放的偏置電路以調(diào)節(jié)輸出共模電平。這樣，輸出共模電平的任何微小波動(dòng)都可以通過(guò)反饋回路放大后再輸入運(yùn)放中，以對(duì)其波動(dòng)進(jìn)行抑制，從而達(dá)到穩(wěn)定輸出工作點(diǎn)的目的。

1 電流控制型高增益共模反饋電路設(shè)計(jì)
通常的一級(jí)全差分運(yùn)放一般有連續(xù)性和開關(guān)電容型兩種類型的共模反饋電路。連續(xù)型共模反饋中MOS管的閾值電壓會(huì)限制運(yùn)放的輸出擺幅，而開關(guān)電容型共模反饋電路雖然避免了對(duì)輸出擺幅的限制，但卻存在增益過(guò)低的缺點(diǎn)，并且會(huì)提高對(duì)反饋環(huán)路穩(wěn)定性的設(shè)計(jì)要求。為此，本文設(shè)計(jì)了一種高增益的連續(xù)型共模反饋電路，其具體的電路結(jié)構(gòu)如圖2所示。