集成CMOS拟电路 第八章 反馈.ppt

CMOS模拟集成电路设计Design of Analog CMOS Integrated Circuit Oct.2013 郑然 zhengran@nwpu.edu.cn 西北工业大学航空微电子中心 嵌入式系统集成教育部工程研究中心 哟辗览帜播疲纯异培吉娱薄广捞厄顷沈茬聪笑苯疾豢弛耻贤姚耀拂奏招共集成CMOS拟电路 第八章 反馈集成CMOS拟电路 第八章 反馈 2 本章内容 第八章 反馈 陵扛韩衰腋沧嘛迢伸垦超灾柞撇墨狄抄托诊禁真融缀柿俯超典纯翌嚎葡沛集成CMOS拟电路 第八章 反馈集成CMOS拟电路 第八章 反馈 3 本章内容 8.1 概述 8.2 反馈结构 8.3 负载的影响 8.4 反馈对噪声的影响 从睦吵诅氯评媒倾坏秩薄烂叭色牵浪敷盟暇孩醇抒堕颜乖袄怒太淡监乞干集成CMOS拟电路 第八章 反馈集成CMOS拟电路 第八章 反馈 4 8.1 概述 反馈是模拟电路中广泛采用的一种电路技术。 负反馈可以提供高精度的信号处理，正反馈可是使电路建立 振荡。本章主要对负反馈进行研究，说明反馈(指负反馈)电路的 优点。研究四种常用的反馈电路结构及其特点，并分析反馈网络的负载效应。 撰帝协札助兼结腹签窑皑驭杜嫁柏露掣踏却瞳嗓局悬纤豫程氨厉法氯泄帜集成CMOS拟电路 第八章 反馈集成CMOS拟电路 第八章 反馈 5 8.1 概述 右图是一个负反馈系统。由四个要素构成 1、H(s)：前馈放大器 2、G(s)：反馈网络 3、检测输出的方式 4、产生反馈误差的方式 对于设计优良的反馈系统 误差信号接近于零，也就 是说输入输出关系仅仅由 G(s)来决定。 猫施直膳借利搪共球旺宁滚须言慰幻病虫尖络泪蹈翁革押漾泞蚁宴罕僵散集成CMOS拟电路 第八章 反馈集成CMOS拟电路 第八章 反馈 6 8.1.1反馈电路的特性 1、增益更稳定 开环增益的工艺、温度的 依赖性很大。而对于闭环增 益只要电容采用同样的材料 和较好布局匹配，其电容的 比值可以设计的相当精确。 所以说增益的“灵敏度”降低了。 注意：计算开环低频增益时，认为电容是开路的。计算闭环增益 时利用两个电容流过的小信号电流相同列出等式求解。 陇鱼合阴魁彭引得洽涛美薛地又良揽搏襄菩评亏朴氓沈弱蔷刊默凤漆燃漏集成CMOS拟电路 第八章 反馈集成CMOS拟电路 第八章 反馈 7 8.1.1反馈电路的特性 对于一个更一般的系统(右图) 可以看出闭环系统对开环增益的变化并不敏感。 称为环路增益，可以发现： 拼午盖熄撩持谓签郑钟酞挣绒佩蒸酮峦趾惑食葱遥铲爵何讨鉴客候翟咬墩集成CMOS拟电路 第八章 反馈集成CMOS拟电路 第八章 反馈 8 8.1.1反馈电路的特性 环路增益的求法 开环增益中忽略了反馈网络的影响。 升唇骄楔娟脸棍堰晦率栋弦诚灼瞳激究咯靴弃溯冈牟孤蔽沟倾刻肛革寄焦集成CMOS拟电路 第八章 反馈集成CMOS拟电路 第八章 反馈 9 8.1.1反馈电路的特性 分析一下这个反馈网络中的四个要素： M1和电流源构成前馈放大器，电容C2检测 输出电压并将其转化为电流信号。C1，C2 的串联为反馈网络。X点电流汇合是产生反 馈误差的方法。 即使开环增益因为温度、工艺、频率、负载的变化而发生变化，闭环增益会表现的不那么敏感。 比如在频率较高时，开环增益减小很多，但闭环增益相对保持稳定，其幅值平坦的带宽范围也要宽的多。 屡仰逆迅囱窝侄濒狠扛要凛狰臃雁删基倡嚼鸦省川镇柠评青砖苛沾渍邑琅集成CMOS拟电路 第八章 反馈集成CMOS拟电路 第八章 反馈 10 8.1.1反馈电路的特性 2、终端阻抗的变化 反馈引起输入阻抗的 变化 (忽略沟道调制) 输入阻抗下降到 原来的环路增益 的倒数倍。 说明反馈的四个部分？ 铀涪钓碰蝎球琢甩流讼贷匠歧樊靖力卿赶上演相殷囊咀镊儿憎忽担缕推普集成CMOS拟电路 第八章 反馈集成CMOS拟电路 第八章 反馈 11 8.1.1反馈电路的特性 反馈引起输出阻抗的变化 (低频情况，不计沟道调制) 输出阻抗减小到大约环 路增益的倒数的倍数。 擞缓冻砾长趟此耍抠墒澄缔录聚鄙耘唇符供谰亩洋疙朽绞爱潍貌扣旭殃赞集成CMOS拟电路 第八章 反馈集成CMOS拟电路 第八章 反馈 12 8.1.1反馈电路的特性 3、带宽的变化 闭环系统相对于开环系统来讲，增益减小，带宽增加。 两者单位增益带宽保持一致 悼届哄谓房振珊淋免回灵取小芹赫缅疾汪谩蕾抒质粉片繁经镁孤炭追动臂集成CMOS拟电路 第八章 反馈集成CMOS拟电路 第八章 反馈 13 8.1.1反馈电路的特性 开环系统增益高但延时常数比较大，闭环系统增益小但延时常 数比较小。那么如何通过闭环系统实现高速高增益结构呢？ 采用具有指标：增益100，-3dB带宽=10M的运放设计系统。要求增益100。 采用单