基于最小電流選擇的運算放大器設計

作者：時間：2012-06-07 來源：網(wǎng)絡

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當Iin1Iin2時，依據(jù)所構(gòu)成電流鏡的比例關系，IDM1=IDM2=IDM3=Iin1，迫使M6漏源電壓減小工作于線性區(qū)，因此M4，M5截止，可得：

若輸入級差分對管選取合適的尺寸，使其在飽和狀態(tài)時有：gmN=gmP=gmT。假設VIN+>VIN-，結(jié)合圖5輸出級的共源共柵電路，可得：

由公式(3)可以看出最小電流選擇技術穩(wěn)定了運放輸入級的跨導。

2 浮動電流源控制的前饋AB類輸出級
運放輸出級的作用是在可接受的信號失真限度內(nèi)將輸入級的信號有效地傳遞給負載，同時為保證運放有較好的頻率特性，進行必要的頻率補償。最小電流選擇電路通常與折疊式共源共柵放大器結(jié)合使用，在獲得較大增益的同時也可滿足低電壓的要求。依據(jù)上述要求，將折疊共源共柵作為有源負載與AB類前饋式輸出級相結(jié)合，組成浮動電流源控制的無截止前饋AB類輸出。在保證較小動態(tài)失真的前提下實現(xiàn)信號的滿幅輸出。

本文引用地址：http://2s4d.com/article/177021.htm

輸出級的電路原理圖如圖5所示。M43，M44為2個共源級放大輸出管，M33，M43，M39，M40和M41，M42，M34，M44形成2個跨導線性回路，Ibias1=Ibias2=Io。依據(jù)基爾霍夫電壓定律有：

設置(W／L)43／(W／L)39=(W／L)44／(W／L)42，這樣輸出級靜態(tài)電流保持不變，靜態(tài)工作點不受輸入共模電壓變化的影響。此外M33、M34還保證了M43、M44的柵極之間有一個穩(wěn)定的電壓，使它們均偏置在飽和區(qū)，當輸入電流流入AB類輸出級時，M33電流增加量等于M34的電流減小量，輸出管M43、M44的柵級電壓升高，輸出級電路從電路輸出點抽取電流，直到流過M33的電流為IM30。浮動電流源和AB類控制浮動電流源電路具有相同的結(jié)構(gòu)和尺寸，浮動電流源補償了AB類控制電路對電源電壓的依賴性，減小了電源電壓變化對輸出級靜態(tài)電流的影響。C1、C2為密勒補償電容，對電路進行頻率補償，實現(xiàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定。

3 整體電路與仿真結(jié)果分析
運算 放大器的整體電路如圖6所示。在0．6μmBiC-MOS工藝下，用HSpice軟件對該運算 放大器進行了仿真驗證，仿真時在3 V單電源供電的全典型狀態(tài)下進行。