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1、1,CHAP03-1 CMOS子电路,2,运算放大器模拟电路分层次图例,3,KCL基尔霍夫电流定律KCL的陈述：对于任一集总电路中的任一节点，在任一时刻，流出（或流进）该节点的所有支路电流的代数和为零。注：如果规定参考方向向着节点的电流取正号，则背着节点的就取负号。,4,5,MOS二极管当MOS管的栅极和漏极接在一起，I-V特性类似于一个PN结二极管，因此命名为MOS二极管。,6,MOS二极管被用作电流镜的一个元件和电平转换。,7,8,9,10,11,12,有源电阻,13,14,电流漏和电流源,15,16,17,方法一：增大输出电阻,18,方法二：减小VMIN,19,增加管子输出电阻的技术,2
2、0,增加管子输出电阻的技术,21,例：求简单电流漏电阻的小信号电阻和共源共栅电流漏的小信号电阻。,22,标准共源共栅电流漏,23,高摆幅共源共栅电流漏,24,例：设计一个给定VMIN的自偏置高摆幅共源共栅电流漏,25,电流镜,26,27,电流镜,28,例：计算电流镜Io,29,例：计算各管的尺寸,30,威尔逊电流镜,31,威尔逊电流镜,32,CHAP03-2 CMOS放大器,33,模拟电路设计的八边形法则,34, MOS晶体管本征增益,本征增益(Intrinsic Gain)单个器件所能达到的最大电压增益。,35,MOS管输出特性曲线,36,电阻负载共源放大器,37,38,39,CMOS反相放
3、大器,40,电阻负载的缺点：在CMOS工艺中难以控制精确的阻值；由于电阻既影响直流工作点，又影响交流增益，所以无法同时满足高增益和大输出信号幅度范围； 电阻的尺寸面积远大于MOS管面积；,41,CMOS反相放大器,采用二极管连接的NMOS负载的共源级,采用二极管连接的PMOS负载的共源级,42,有源PMOS负载反相器,43,有源PMOS负载反相器大信号分析：,44,有源PMOS负载反相器小信号分析：,45,有源PMOS负载反相器例：设和的电流为u求主要指标。,46,电流源负载反相器,47,电流源负载反相器大信号分析：,48,电流源负载反相器小信号分析：,49,电流源负载反相器例：要使流过M1和
4、M2的电流为100uA，VGG应为多少？求主要指标。,50,推挽反相器,51,推挽反相器大信号分析：,满摆幅工作 0-VDD,52,推挽反相器小信号分析：,53,推挽反相器例：设和的电流为200u，宽长比均为5，求主要指标。,54,差分放大器,单端信号：指相对于固定电位的一个信号；单端模式：以单端信号作为检测信号的工作模式；差分信号：指两个节点电位之差，且它们对于某一固定节点电位的幅值相等而极性相反，严格地说这两个节点对于这一固定节点具有相等的阻抗；差分模式：以差分信号作为检测信号的工作模式。共模电平：差分信号的中心电位，有输入共模电平与输出共模电平之分。,55,差分信号作为输出可以增大最大输
5、出摆幅。 差分工作模式，能很好抑制环境噪声（如电源噪声），即所谓的共模抑制。这是以电路面积为代价的。差分电路还具有偏置电路简单和线性度高等优点。因而在实际电路设计中经常采用差分电路以获得高性能。,主要特点,56,（a）单端信号 （b）差动信号,单端信号和差动信号,57,基本差动对,（a）简单差动电路 （b）输入共模电平对输出的影响,Vin,CM发生变化；,M1和M2的偏置电流发生变化；,M1和M2的跨导和输出共模电平发生变化；,跨导变化小信号增益改变；,输入电压太低使晶体管截至。,输出共模电平偏离降低输出摆幅,目标：使器件的偏置电流受输入共模电平的影响尽可能小。,58,基本差动对,差动对的输入-输出特性,ID1+ID2=ISS，与输入共模无关。,当Vin1=Vin2时，ID1=ID2=ISS/2电路处于平衡状态。,基本差动对,59,共源共栅放大器,CASCODE放大器的设计思想增大增益（提高输出电阻）屏蔽特性(减少失配)减少MILL效应对上一级的影响,60,基本结构,61,增益的提高,62,屏蔽特性,63,密勒(miller)效应,
