模拟集成电路学习总结 第四章

Posted 2021-02-28 raven-claw

 

 

  上次写完了前三章，接下来写四五六七八九章，争取一天完成吧。复试和毕设都挺急的，头大。

 

第四章 差动放大器

 

4.1 单端与差动的工作方式

 

  能利用差动防干扰的情景：信号线间的干扰，电源电压的噪声

  其他优势：更大的摆幅、偏置电路更简单、更高的线性度。

  好像没什么用

 

4.2 基本差动对

 

  考虑最简单的差动结构，它存在的问题是，共模电平对增益影响过于明显。

  由此我们利用尾电流源做偏置，可以很有效的规避此问题。

  虽然可以避免共模输入对增益的影响，但输入共模电平仍有限制，存在范围，好像比较容易分析，略了。

 

  对于摆幅，也存在折中。共模电平越大，摆幅越小，因此我们需要尽量低的输入共模电平。然而，对于前级，有时提供低共模电平比较困难。

 

  这句没太看懂：差动对的增益是负载电阻上的直流压降的函数，因此如果电阻上的电压降比较大，共模输入必须保护比较低的水平。

  

 

  接下来是定量分析：过程挺麻烦的，不太想记，记个结论好了。

  同时还要知道，差模输入为零时，跨导最大，增益最大。以及一旦差模输入增大到一定值，增益会降为零，这个值其实等于平衡时过驱动电压的根号2倍。

  例题好像需要掌握，主要是看改变参数对特性曲线的影响，最好能直观的理解：

  1、宽长比W/L增加时，差模输入的临界值会降低，输入差模电压的范围减小，比较容易理解，宽长比越大，器件越强。

  2、尾电流源Iss增加时，会导致输入范围和输出电流摆幅都增加，也比较好理解。

  我们需要更大的增益、更宽的范围、更好的线性度，于是希望宽长比越小越好，尾电流源越大越好。

 

   然后是小信号差动电压增益的计算，书上用了两种方式。

  1、方法一是叠加法，结果为-gm*Rd

  差动对的增益和共源级增益的比较：对于给定的总偏置电流，差动对的gm对应Iss/2，因此gm的值是1/根号2，因此增益比共源级小一点

  2、半边电路的概念

  直接拆开，借助了辅助定理，其实也比较直观，相当于只考虑电压引起电流变化的一阶近似。

 

  然后没啥了。。

 

4.3 共模响应

 

  理论上共模响应是没有的，但实际上，器件不可能完全对称，同时电流源的输出阻抗也不可能无穷大。

  如果器件对称，只考虑存在输入阻抗的电流源，则可以将器件合并，跨导相加，负载减半，相当于存在源级负反馈的共源级，比较简单。

 

  只有当电路不对称时，这种情况才会对差模增益产生影响。

  只有负载不同时，比较容易，只有跨导不同时倒不是很直观，只能记结果。

 

  然后共模抑制比，就不记了。。。

 

4.4 MOS为负载的差动对

 

  比较简单的是二极管连接的mos管和电流源连接的mos管，都比较简单。

  对于二极管连接的情况，过驱动电压与增益成正比，要大增益，就会导致更大的过驱动电压，从而导致输出共模电平降低。

  为了缓解此问题，可以采用外加电流源的方式，来降低负载器件的跨导。对于书中示例，由于偏置电流变为1/5，过驱动电压变为1/根号5，跨导变为1/根号5，增益变为根号5倍，但是书上的5倍和宽长比变化，我没看懂，如果宽长比也变为1/，那么过驱动电压不变，增益变为5倍。

 

  若要进一步增大增益，可以采用共源共栅的结构，这里书上说这种结构无法确定输出电平，我觉得原因应该是输出电平与ro有关，取决于器件参数。

 

 

4.5 吉尔伯特单元

  没看。。。先放放