增益增强共源共栅放大器的设计

时间:2012-10-29来源:网络
态功耗,又对放大器本身有较小的影响,因此本设计中选择了开关电容共模负反馈电路来稳定输出共模。图2为传统的开关电容共模反馈电路,out+,out-为差分输出电压信号,clock1,clock2为两相不交叠时钟信号,Vcm为供比较的参考电压,等于希望输出的共模电压;为了提供大的输出摆幅,通常取电源电压的一半,Vt为偏置电路产生的偏置电压,Vb1为产生的调节电压,用于稳定输出共模电压。

  

增益增强共源共栅放大器的设计

  由于开关电容共模负反馈需要不停计算输出共模和Vcm之间的差值来控制放大器,使其输出共模稳定在需要的电压值上。对于传统的开关电容共模负反馈电路,一个时钟周期内有半个时钟周期需要C1,C2两个电容用来取Vcm与Vt的差值,不能用来和输出共模作用产生反馈电压,因此共模电平建立速度较慢,因此我们再引入一组采样电容,使两组采样电容采集Vcm与Vt的差值,分别在不同的时钟周期与输出电压的共模进行计算。这样电路减小了共模反馈电压的建立时间,减小了由于开关开启关断而造成的反馈电压的抖动。改进后的共模负反馈电路如图3所示。

  由于开关定容共模负反馈电路中的电容是直接挂在输出节点上的,过大的电容值会降低放大器的带宽和压摆率,同时,为了减小动态开关动作导致的时钟馈通效应以及其他寄生杂散电容的影响和后端工艺精度等问题,该电容值也不能太小。因此本设计中我们取所有电容大小为0.5pF。

  1.3 用于增益提高的辅助放大器电路

  采用增益增强技术,能够有效地提高运算放大器的直流增益,且不影响其速度。考虑到版图布局对称对于减小放大器失调的贡献,本设计中引入4个单端电流镜共源共栅放大器作为增益提高放大器,分成两组分别用于提高从共栅管处的等效电阻和共源共栅电流镜的等效电阻,从而极大的提高了直流增益。辅助放大器采用电流输入,通过输入管尺寸与相对应共栅器件尺寸的比例决定辅助放大器从主放电路中输入的电流。对比传统的差分结构,单端放大器可以更好的对称分布在主放大器版图两侧,而由于放大器采用等比于主支路的电流输入,相对于电压输入的放大器,消除了由于输入共模电压变化产生的影响。辅助放大器结构如图4所示。

  

增益增强共源共栅放大器的设计

  

增益增强共源共栅放大器的设计

  由于辅助放大器输出摆幅有限,增益较高,故选取了采用差分对管取样的共模负反馈结构,这种结构会限制放大器输出摆幅,但却不会影响放大器增益,并且功耗较低,因此适合用于辅助放大器中。共模负反馈电路如图5所示。

1.4 偏置电路

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关键词: 增益增强 共源共栅 放大器

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