第4篇 差动放大器.pptVIP

前面分析得到： 当输入共模电平发生变化时，非理想的尾电流源会引起输出共模电平的变化，如何设计才能抑制输出共模的变化？ 如何改进？ 偏置时考虑哪些因素 RSS越大越好 4.3 共模响应-提高 4.3 共模响应 差动放大器的一个重要的特点就是其对共模扰动影响的抑制能力。 电路不对称且尾电流源的输出电阻为有限值时， （1）输入共模电压变化产生共模增益 （2）输入共模电压变化产生差模增益 例：左图中用一个电阻来提供1mA的尾电流,已知(W/L)=25/0.5, ?nCOX=50?A/V2,VT=0.6V, ?=?=0, VDD=3V。求： 如果RSS上的压降保持在0.5V,则输入共模电平＝? 2. 计算差模增益等于5时的RD＝？ 3. 如果输入共模电平比(1)计算出的值大200mV，则输出如何变化 （1） 因ID1= ID2=0.5mA，故： ? VinCM＝VGS1+VRSS＝1.23+0.5＝1.73V 4.3 共模响应 例：左图中用一个电阻来提供1mA的尾电流,已知(W/L)=25/0.5, ?nCOX=50?A/V2,VT=0.6V, ?=?=0, VDD=3V。求： 如果RSS上的压降保持在0.5V,则输入共模电平＝? 2. 计算差模增益等于5时的RD＝？ 3. 如果输入共模电平比(1)计算出的值大200mV，则输出如何变化 所以AV=5时, RD＝3.16K?, 此时输出共模电压为1.42V,输出电压只要减小290mV,晶体管就会进入线性区。 （2） 例：左图中用一个电阻来提供1mA的尾电流,已知(W/L)=25/0.5, ?nCOX=50?A/V2,VT=0.6V, ?=?=0, VDD=3V。求： 如果RSS上的压降保持在0.5V,则输入共模电平＝? 2. 计算差模增益等于5时的RD＝？ 3. 如果输入共模电平比(1)计算出的值大200mV，则输出如何变化 （3） 当VinCM增加200mV, 则|?VX,Y|= ?VinCMRD/(2RSS+1/gm) ?0.4V 此时,Vd=1.42-0.4?1.02V, Vg=1.73+0.2=1.93V, M1(2)已进入线性区。 * 共模响应 * 电路不对称且尾电流源的输出电阻为有限值时，输入共模电压变化对电路的影响：(输入模变化输出产生差分分量） 电路不对称情况1：RD1=RD，RD2=RD+ΔRD，当输入端共模发生变化，VX、VY的变化不相等，输出端产生了一个差动成分。 电流变化 差模输出 负载电阻失配，输入共模的变化在输出端产生一个差动信号。如果差动对的输入既有差动信号，又有共模噪声，则输入的变化就损坏放大的差动信号。如图所示 当噪声频率增加时 差模输出 * 共模响应 * 电路不对称情况2：M1和M2不匹配，导致流经两个晶体管的电流稍微不同，因而跨导不同， 由此可得： 得到输出电压 输出端的差动分量： 共模到差模转换的增益 * 共模响应 * 总之，差动对的共模响应取决于尾电流源的输出电阻和电路的不对称性，表现的两方面的影响： 对称电路的输出共模电平变化； 输入共模电压变化在输出端产生差模分量。 “共模抑制比”（CMRR） * MOS为负载的差动对 * 4、 类似单级放大器，差动对的负载也可以采用二极管连接的MOS或者电流源作负载。 二极管连接的MOS作负载 （忽略体效应） 4.3 MOS为负载的差动对 * MOS为负载的差动对 * 电流源负载的差动对 * MOS为负载的差动对 * 共源共栅级差动对 半边等效 小结 1、单端与差动的工作方式 2、基本差动对 3、共模响应 4、MOS为负载的差动对 工作原理（必考） 假设M3与M4完全一致，则有：ID3＝ID4，即ID1＝ID3＝ID4。根据输入状态来分析该电路的工作原理： VGS1＝VGS2，则M1与M2的电流相等，即有：ID1＝ID2，所以ID4＝ID2，此时的输出电流为Io＝ID4－ID2＝0。 VGS1＞VGS2，ID1＞ID2，则ID4＞ID2，输出电流Io＝ID4－ID2＞0。 VGS1＜VGS2，ID1＜ID2，则ID4＜ID2，输出电流Io＝ID4－ID2＜0。 且由于ID1＋ID2＝IS， Io =ID4－ID2的最大输出电流值为IS。从而实现了差分放大器的差分输出信号转换成单端输出信号。 4.3 对电流镜作负载的差动对 * 电流镜作负载的差动对 * 3.1大信号分析 Vin1-Vin2足够负时，M1、M3和M4均关断，M2和M5工作在深线性区，传输的电流为0，Vout=0； 随Vin1-Vin2增长，M1开始导通，使ID5的一部分流经M3，M4开启，Vout增长 当Vin1和Vin2相当时，M2和M4都处于