第4章差动放大器.ppt

第三章学习了单级放大器电路的四种结构：共源结构、共栅结构、源跟随器(共漏结构)、以及共源共栅结构。它们是组成复杂电路的基本单元，并且上节课所学的结构是单端输入单端输出结构。 单端 VS. 差动工作方式 单端工作方式 差分工作方式的特点 差分工作方式特点 对电源噪声同样具有更强的抗干扰能力 差分工作方式特点 更大的输出摆幅 差分工作方式特点 简单的差动电路 简单的差分电路 基本差动对电路 基本差动对电路 差动对大信号分析 差动对的输入-输出特性 共模分析 共模分析 小信号差动增益与输入共模电平关系 定量分析 等效跨导与单管跨导相等 定量分析 平衡状态下电路的小信号增益 定量分析 差分电路线性度问题 差动放大器的差分增益 叠加法求差分增益 半边电路法求差分增益 叠加法求差分增益 叠加定理 叠加法求差分增益 计算由输入信号Vin1产生的输出信号VX 源跟随器(共漏极） 小信号分析 共栅级小信号分析（计入晶体管的输出阻抗以及信号源的阻抗 ） 第二种方法：半边电路法求差分增益 辅助定理 用半边电路法求差分增益 用半边电路法求差分增益 习题 共模响应 差分电路共模响应 如果电路完全对称且ISS为理想的电流 源，则M1管和M2管从RD1和RD2抽取 的电流都恰等于ISS/2，与Vin，CM无关。 因此，VX和VY并不随着Vin，CM的 变化而变化，消除了Vin，CM的影响 非理想情况共模响应 实际上，电路既不可能完全对称，电流源的输出阻抗也不可能为无穷大。结果，共模输入的变化会或多或少地传递到输出端。 非理想情况共模响应 非理想情况共模响应 2、电路不对称，输入共模变化会产生输出差模信号 非理想情况共模响应 差动对的共模响应取决于尾电流源的输出阻抗和电路的不对称性，并表现为两个方面的影响：对称电路的输出共模电平变化以及输入共模电压变化在输出端产生差模分量。 ＭＯＳ为负载的差动对 第三章所讨论的共源级电路一样，差动对可以用二极管连接的MOS或者电流源作负载 共源共栅差动对 1、当W/L减小时，△Vin1增大，使两个晶体管都导通的输入 电压范围增大，线性度变好 2、随着ISS的增加，输入范围和输出电流摆幅都增加， 线性度变好 叠加定理： 在线性电路中，任一支路的电压 (或电流)可以看成是电路中每一个独立电源单独作用于电路时，在该支路产生的电压 (或电流)的代数和。 第一步：令Vin2=0，计算由输入信号Vin1产生的输 出信号VX、VY以及其输出差分信号Vx-Vy。 第二步：令Vin1=0，计算由输入信号Vin2产生的输 出信号VX、VY以及其输出差分信号Vx-Vy。 第三步：应用叠加定理，求得(Vin1-Vin2)与 (VX-VY)的关系 Av= Rs vgs gmvgs Ix Ix 带源级负反馈共源级 叠加法求差分增益 RL 开路电压UOC? 等效电阻RIN? vgs gmvgs Ix Ix RD1 叠加法求差分增益 计算由输入信号Vin1产生的输出信号VY Vout Vin1 1/gm1 共栅极放大器 叠加法求差分增益 叠加法求差分增益 第二步：令Vin1=0，计算由输入信号Vin2产生的 输出信号VX、VY Av= 如果Vin1从V0变化到V0+ΔVin，Vin2从V0变化到V0-ΔVin，变化过程大小相等、方向相反且电路仍然保持为线性，则VP的值保持不变(即为交流地) 详细的证明过程见P.95 差动电路在差分小信号作用下，满足上述辅助定理，VP值不变，故在差分小信号等效电路中P点可以看 成交流地。 与前面采用叠加法求得的差分增益一样！！！ 半边电路概念为分析全差动输入的对称差动对 提供了一个强有力的方法。但是如果两个输入 信号不是全差动的，情况又是如何？ 对差动信号和共模信号采用叠加法 差动信号 当Vin，CM变化时，VX和VY的变化有多大？共模信号 差动放大器的一个重要的特点: 对共模扰动影响的抑制能力 1、电路对称，而电流源具有有限的输出阻抗RSS 当Vin，CM改变时，Vp也变化，因此使M1管和 M2管的漏极电流增加，VX和VY减小。由于 电路对称，VX=VY。 共模增益为: 共模增益为: 尾电流源有限的输出阻抗导致 对称差动对产生一些共模增益。 假设RD1＝RD，RD2＝RD＋△RD， 其中△RD表示电路的一个小的失配， 而电路其余部分是对称的。 为了说明差动放大电路抑制共模信号的能力， 常用共模抑制比作为一项技术指标来衡量， 其定义为放大器对差模信号的电压放大倍数 ADM与对共模信号到差模信号的放大倍数　　之比，称为共模抑制比，即 单端输出 * 华侨大学IC设计中心 * 华侨大学IC设计中心 1、在第三章我们学习了单级放大器电路的四种结构：共