單級放大器的頻率響應講座-資料下載頁

　　

【正文】 出擺幅要減小一些。 知識回顧：基本差分對低頻時的共模 ?差模轉換 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的共模高頻響應。 基本差分對的共模高頻響應 )1)rg(gCrs) ( 1CsR(1)Csr(11)rg(g)Rg(g1]sC1||) [ rg(g]sC1||) [ Rg(gVVV( s )Ao3m2m1Po3LDPo3o3m2m1Dm2m1Po3m2m1LDm2m1CMi n ,YXDMCMV,????????????????????注意該傳輸函數有一個左半平面的零點 ! AV,CMDM 在 fz=1/(2πro3CP)開始以 20dB/dec的斜率上升。 基本差分對的帶寬 ?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 開始下降。 ? 在某一頻率 f=fZ,CM共模增益 ACM開始上升。 ? 從某種意義上說，上面兩個頻率中更低的一個頻率才是放大器的帶寬。 基本差分對共模響應的頻率特性小結 基本差分對的共模高頻特性一般由節點 P的總電容決定。因為為使輸出擺幅盡可能大，需 M1(2)和用作尾電流管的 M3過驅動電壓盡可能小 (特別是在低電源電壓情況下 )，即它們的寬長比較大，于是 P點的寄生電容可能會變得相當大。如果此時輸出極點頻率 (同差模時該節點的極點頻率 ) 遠大于 P點的極點頻率 (也即 P點高阻特性明顯下降時，輸出節點的阻抗還很高 )，則此時共模增益 ADM增加， CMRR減小 (即尾電流阻抗下降導致 CMRR?) ，如果電路失配，共模 ?差模的轉換電平較大，輸出端高頻電源噪聲和輸入端的共模噪聲顯著增加。 電流源負載差分對的頻率特性 CL 包括 M M4的 CGD 和 CDB ? 差分輸出時 , CGD3 和 CGD4 感應到節點 G的信號大小相等、方向相反，故 G點小信號時接地。 ? 也可以理解為 M M4的柵極接的是一個固定偏置電平，它不隨輸入信號的變化而變化，故 G點小信號時接地。 電流源負載差分對的半電路 ? ? 1)C(CRCR)CRg(1Rs)CCCCC(CRRs )Rg(sC(s)V (s)V DBGDDGSSGDDmSDBGDSBGSGDGSDS2 DmGDino u t ???????? ??將前面帶電阻負載時的傳輸函數中的 RD 用 ro1||ro3代替即得到恒流源負載的差分對傳輸函數。 ro1||ro3和 CL較大，因此該節點的極點頻率較輸入極點低，是第一主極點。 2. fh≈1/2πCL(ro1||ro3 ) 電流源負載差分對的共模響應 帶電流源負載的差分對的共模響應同帶電阻負載差分對的共模響應完全一樣，只須用 ro1||ro3代替 RD即可。 節點 P形成的極點依然是主極點。 有源負載差分對的高頻響應 由于 電路非完全對稱，該電路差模響應有兩個極點，一個在輸出節點，一個在節點 X(注意雙端輸出時沒有這個極點 )，該極點也稱“鏡像極點”。 ?X?CX/gm3， CX是 X節點到地的總電容，它 包含 CGS3,CGS4,CDB3,CDB1 和 CGD1 及 CGD4的密勒效應。下面來求其傳輸函數。 有源負載差分對的小信號模型 ? 由前面分析我們知道 : ? VX=gm1ro1Vin=gmNroNVin ? RX=2ro1=2roN ? 圖中未標電容全部忽略 有源負載差分對的差模高頻響應（ 1） ? 假定 1/gmProP ? VE=(VoutVX)[(1/(CEs+gmP)] / [RX+(1/(CEs+gmP)] ? M4 的小信號電流為 gm4VE ? gm4VEIX=Vout(CLs+roP1) LoNmPoPEoPoNoPoNmP2LEoNoPEmPoNmNinout)Cr2g(1r)Cr(2ra)r(r2gassCCr2rs)C(2grgVV?????????有源負載差分對的差模高頻響應（ 2） LoNmPoPEoPoNoPoNmP2LEoNoPEmPoNmNinout)Cr2g(1r)Cr(2ra)r(r2gassCCr2rs)C(2grgVV?????????由于鏡像極點比輸出極點高很多，用前面估算極點的方法可得： 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 ??注意傳輸函數有一左半平面零點，大小為： 下面我們用另一種方法來求此零點！ 有源差分對零點的簡單求法 Id4 根據零點的意義可得 :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的高頻響應比較 雙端輸出的恒流源負載差分對因電路完全對稱，差模響應傳輸函數中只有一個極點，有源負載差分對由于電路不對稱，傳輸函數中有兩個極點，因此其高頻響應比恒流源負載差分對要差， 換句話說，恒流源負載差分對的帶寬更寬， 同時有源負載差分對從輸入到輸出有兩條極性相同的信號通路，故還存在一個左半平面的零點。