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AB類輸出級中浮動電流源偏置問題解惑

冬至子 ? 來源:高性能數據轉換芯片設計 ? 作者:復旦老唐 ? 2023-10-27 17:37 ? 次閱讀

解不開的PN結:

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解不開的PN結:老師,M27和M28的跨導是怎么保持相等的?共模輸入變化的時候,M11和M17的柵壓會隨著電流改變,這樣M28、M27的源端電位也改變了,流過M27和M28的電流就變了,不能實現(xiàn)靜態(tài)電流相等了,M27和M28跨導也不相等了,導致浮動電流源交流高阻的特性變差。

解不開的PN結:這個軌到軌是用于消除電荷泵電荷共享的。。

唐長文:M27和M28管的上下只需要提供一定的阻抗就可以。關鍵分析M19和M20管,M19和M20管的跨導需要保持相等。

唐長文:

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唐長文:

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唐長文:

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唐長文:

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唐長文:

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解不開的PN結:可是,M20的源和M28的源端電位是對應的,M19的源和M27的源端電位是對應的,共模輸入變化的時候,M28、M27的源端電位也改變,這樣M20和M19的源端電位不是也變了嗎?

唐長文:不對應的!

唐長文:一個是VGS電壓,一個是由Translinear回路確定的。

解不開的PN結:嗯嗯 謝謝老師! 我再想想,好像有點明白了。

解不開的PN結:老師,軌到軌求和電路,如果M20和M19的源端電位和M28、M27的源端電位不是對應改變的,運放輸入級的對稱性不是被破壞了嗎?

解不開的PN結:

圖片

唐長文:單端輸出不需要考慮完全對稱。

唐長文:其實輸出極不需要AB類。

解不開的PN結:嗯嗯

解不開的PN結:謝謝老師!

解不開的PN結:我用的漏端開關的結構,輸出電位是電源到低的。。好像必須要用軌對軌輸出

唐長文:Vss-Vdsat~Vdd-Vdsat,一般的輸出級也可以做到。

解不開的PN結:vss加vdsat嗎?

唐長文:是的

解不開的PN結:嗯嗯,謝謝老師!

解不開的PN結:

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解不開的PN結:老師 這兩個管子的跨導始終無法調整成相同的

解不開的PN結:

圖片

解不開的PN結:一方面共模輸入變化的時候 會有電流注入求和電路,造成流過兩個管子電流的改變,另一方面,P管和N管ucox的比例關系似乎不是恒定的(我根據仿真結果手算了下ucox,它們的比例關系在變),但也有可能是我用 gm=根號下2kI 這個公式的時候沒考慮溝道調制效應導致的,其實是vds的影響。

解不開的PN結:不知道該怎么處理

唐長文:

圖片

唐長文:如果要AB類輸出,參考上面電路。如果不要AB類輸出,參考下面電路。

唐長文:

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解不開的PN結:嗯嗯,好的,謝謝老師,我看看

解不開的PN結:

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解不開的PN結:老師 您給的這個結構就是我現(xiàn)在使用的這個結構 沒給cascode求和電路加浮動偏置的情形,P差分對導通的時候,會對cascode注入電流,圖中紅色的部分電位好像還是會隨共模輸入變化,導致AB類控制電路中兩個管子跨導不等。

唐長文:opamp是閉環(huán)還是開環(huán)?

唐長文:建議浮動電流源只做一個,另外一邊不要做,改成我提供的結構試試看。

解不開的PN結:閉環(huán)的,,

解不開的PN結:嗯嗯 好的 我再調下您給的結構

解不開的PN結:

圖片

解不開的PN結:右邊那個運放就是現(xiàn)在在調的軌到軌

解不開的PN結:要接成單位負反饋的形式

解不開的PN結:

圖片

解不開的PN結:老師 我想通過這個電路測試AB類控制的兩個管子的ucox的關系 但我發(fā)現(xiàn)兩個管子ucox的比值不是固定的,而且差距很大,這樣寬長比的關系就沒法確定了。不知道怎么辦

唐長文:浮動電流源AB類的工作原理,你明白了嗎?

解不開的PN結:嗯嗯

唐長文:我的建議是,針對應用和你對AB類電路不熟悉,不建議采用AB類輸出。

解不開的PN結:那可能是我還是沒看明白,我再看看原理。我就是想搞懂這種結構并且能調出來,老師

唐長文:這樣你需要時間好好學習浮動電流源AB類輸出的原理。

解不開的PN結:嗯嗯 好的 我再看看 再問老師

解不開的PN結:

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解不開的PN結:老師,這是ab類輸出,從紙上的公式可以看到,要想輸出端的靜態(tài)電流不變,流過M1的電流就要不變,可M1的柵級電壓是固定,但源極是浮動的,會隨著輸入共模改變,這樣流過M1的電流就一直在變化了,也就得不到恒定的靜態(tài)輸出電流了

解不開的PN結:老師,麻煩您給解釋下[捂臉]文獻也看了不少了,但可能沒看懂,一直搞不清這個AB類控制

唐長文:輸出級M4管的直流偏置是會隨著輸入共模的變化,但是整個運放還是能夠正常工作的。

唐長文:我發(fā)給你的AB類輸出的電路上標注了浮動電流源的電流會在30-40uA之間變化。

解不開的PN結:哦哦 老師 那兩個并聯(lián)的MOS管的跨導在電流的變化過程中怎么會相等呢?流過兩個MOS管的電流一個變大,一個變小

唐長文:輸出級管子的直流會在80-100uA之間變化。

唐長文:一大一小的結論,你是如何得到的?

解不開的PN結:

圖片

唐長文:應該是差不多相同,等比例增大或者減小,跨導基本上相同。

解不開的PN結:M1的源端電位太高,M5的也抬高

唐長文:為什么?

解不開的PN結:保持高阻的狀態(tài),流過兩個管子的電流變化量之和為0

唐長文:不懂

解不開的PN結:就是兩個并聯(lián)的MOS管的源端電位是同步變化的吧?一起變大或者變小

唐長文:輸出級P管和N管電流相同,通過translinear回路,浮動電流源中N管和P管電流應該也差不多相同。

唐長文:現(xiàn)在是討論DC!

唐長文:你將AC特性混淆到DC偏置了!

解不開的PN結:哦哦哦[捂臉] 那如果是NMOS差分對工作,M1源端電位降低,但M5源端電位基本不變?

唐長文:如果輸出級電流變大,浮動電流源上面電壓減小,下面的電壓增大。反之亦然。

唐長文:在直流大信號情況下,浮動電流源上下的電壓變化方向相反。

解不開的PN結:哦哦,謝謝唐老師,明白啦!我把您講的再好好想想,好像一直以來的困惑都可以解決了。

唐長文:建議你將放大器接為單位增益Buffer進行仿真。

解不開的PN結:嗯嗯,好的

解不開的PN結:老師 仿真下來 兩點是同時變大或者變小的

解不開的PN結:

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唐長文:1.2V電源電壓對AB類輸出有難度。

解不開的PN結:哦哦,好的,謝謝唐老師。

解不開的PN結:老師,圖上圈出的兩個管子作為NMOS差分對的負載管,工作在亞閾值區(qū)域可以嗎?也就是vgs略小于小于vth的情況

解不開的PN結:

圖片

唐長文:電流鏡不建議工作在亞閾值區(qū)。

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