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襯底驅(qū)動(dòng)軌至軌運(yùn)算放大器設(shè)計(jì)

作者: 時(shí)間:2012-10-29 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
出阻抗及增益。此外,電流源還會(huì)給引入較大的噪聲和失調(diào)。因此采取了如下措施:

  (1)如圖1所示,M17、M18為輸出晶體管,M15、M16、M17、M21以及M13、M14、M18、M22分別構(gòu)成兩個(gè)線性回路,控制輸出晶體管電流。M7、M8、M9、M10均采用MOSFET以滿足低電源電壓需要。M21、M22為浮動(dòng)的AB類控制電路,被嵌入共源共柵求和電路,其偏置由共源共柵結(jié)構(gòu)提供,以減小傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)中偏置電流源引入的噪聲和失調(diào)。

 ?。?)前饋AB類輸出級可以獲得較高的最大電流與靜態(tài)電流比,提高電源功耗的利用率。若將M17和M18的柵極分別偏置在接近VDD-Vth和VSS+Vth時(shí),電壓的輸出動(dòng)態(tài)范圍可以達(dá)到VSS+Vdsat~VDD-Vdsat。這樣,M17和M18的靜態(tài)電流很小,會(huì)降低輸出級的速度。因此,應(yīng)綜合考慮最大輸出電流、靜態(tài)功耗、頻響性能和電路面積之間的折衷。在此電路中,采用M21和M22作為固定輸出管柵極間電壓的電路,比采用電阻更節(jié)省電路面積,同時(shí),具有降低該柵間電壓對工藝、電源的敏感性等優(yōu)點(diǎn)。

 ?。?)在共源共柵結(jié)構(gòu)的另一條支路加入具有與AB類控制電路相同結(jié)構(gòu)的浮動(dòng)電流源M19、M20,它通過共源共柵電流鏡可為AB類控制電路提供穩(wěn)定的偏置,以減小共模輸入電壓變化對AB類輸出級的影響。

  本文設(shè)計(jì)的MOS管尺寸如表1所示。

表1 襯底軌至軌MOS管尺寸

襯底軌至軌運(yùn)算放大器MOS管尺寸

仿真結(jié)果#e#2 仿真結(jié)果

  基于PTM 0.18 μm CMOS工藝的BSIM3模型,采用Hspice對軌至軌運(yùn)放的特性進(jìn)行仿真。冗余差分輸入信號取0.4 V。圖2為輸入共模電壓范圍曲線,轉(zhuǎn)移曲線斜率約為1的線性部分即為輸入共模電壓范圍。從圖2可測出共模輸入電壓范圍為-0.36 V~0.39 V,達(dá)到了軌至軌輸入。

輸入共模電壓范圍曲線

圖2 輸入共模電壓范圍曲線

  將該運(yùn)算放大器接成閉環(huán)形式,反向增益為10,測量其輸出電壓范圍,所得輸出電壓擺幅曲線如圖3所示。從圖中可以看到,輸出電壓擺幅約為-0.39 V~0.395 V時(shí),基本達(dá)到軌至軌輸出。至此,運(yùn)算放大器已達(dá)到了軌至軌輸入和軌至軌輸出的設(shè)計(jì)要求。

襯底驅(qū)動(dòng)軌至軌運(yùn)算放大器設(shè)計(jì)

圖3 輸出電壓擺幅曲線



關(guān)鍵詞: 襯底驅(qū)動(dòng) 運(yùn)算放大器

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