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Analog-IC-Day11-一二级运放的设计-第九章

引言:线性缩放

当功率预算不同,但是所有其他性能参数不变时,我们该如何设计?

①缩放定理

· 当加倍时,功耗加倍,但放大倍数和摆幅不变。而速度变快(加倍,极点后移),输入噪声变大。

②几个关键原理

引言:我们如何进行设计?

我们先从功率预算入手,根据分配电流;

根据电压摆幅,分配各元件的

根据分配的与电流,计算出

计算出,并根据情况缩放改变,如同时让长宽增加一倍,本征增益能变大一倍;

★★由于的载流子慢,请多给它们分配一点电压

★在设计中,如果对噪声有要求,我们考虑到电流源的噪声与跨导成正比,那么我们给电流源多分配一点电压吧!反之,如果希望大一点,可以少分配一点电压,这是相互促进的。

★一般而言,我们希望在信号通路上的元件小一点,避免过多电容哦

一.一级套筒式的设计

· ,差动摆幅,功耗,电压增益

· 器件参数

具体实现:

电流分配:,其中给,其余的给,于是

电压分配:单边摆幅(),电流源多分配一点,即

计算

计算:

改进:只需同时增大即可,由于在信号通路上,我们不希望它们有太大电容,于是我们只将的元件同时增大即可,如使得,则此时缩小到,满足要求了。

确定:进行向上/往下压缩使得输出摆幅最大;,由于工艺原因,这两个电压不能写死,要保留一些余量,具体的实现见书()

二.一级折叠式的设计

· ,差动摆幅,功耗,电压增益

· 器件参数

具体实现:

电流分配:①三个电流镜分配;②每条分配,输入分配往下分.

电压分配:电流大,分.

计算

根据上下摆幅取一个“居中”的共模电平:

计算:提一嘴这里怎么算:利用,此处的由上下两部分共源共栅的”屏蔽结构“并联而成,使用第三章的公式即可,而等效跨导就是的跨导!最终是不达标的.

改进

(1)为了增大,可以让增大,由于,可以使的栅长增长

(2)同时加大一倍,可以让本征增益扩大.

(3)增大宽度,以提升输入信号的跨导.

三.两级运放设计

· ,差动摆幅,功耗,电压增益

· 器件参数

具体实现(只做到电压分配,后续读者自己完成):

电流分配:每条路分,其中生成支路分配

电压分配:考虑到以下三点

(1)由于第一级摆幅不用太大,所以电流源和的选取很宽松

(2)由于跨导成反比,希望少分点电压

(3)为了抑制的噪声,希望它们的大一点,跨导小一点

但由于第一级取决于第二级,我们先确定第二级:

· 思路一

存在的问题:①太小②电流源跨导太大,噪声太大

· 思路二

存在的问题:随之会变大,带来一级输出极点很大

对此,我们折中地采取思路二

· 于是,但这么一弄又有一个问题:

· 此时可以算出(假设点可以从偏置值上升),这个值太小了,很难以获取

因此,我们取:

★· ,其余的给尾电流源去抑制噪声即可

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