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集成电路

关于 Gain-boost 中辅助运放结构的一点考虑

在 Gain-boost 结构运放的设计中,关于辅助运放的选择有各种的考量,其中基本的是其输入和输出要满足所设定的共模电压,这里试着对此做一些基本的分析

下图所示为基本的gain-boost放大器,其中主运放为telescopic结构,p-booster 和 n-booster 分别对p-cascode 和 n-cascode 的源端电压加以控制以提高主运放的输出阻抗

gain-boost放大器
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关于共模反馈环路稳定性的考虑

在全差分运放的设计中,通常共模反馈的环路会比主运放的级数要多,这时共模反馈环路中多个极点会影响环路的稳定性,这里试着对此问题做些分析.

下图是一个简单的两级全差分放大器,其中的cmfb部分利用两个VCVS得到输出信号的共模,再与输入的Vcmo比较得到cmfb的反馈控制信号。

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关于两级运放共模反馈接入点的考虑

全差分的放大器设计中需要考虑共模反馈,通常得到的反馈控制信号可以接到尾电流源或者负载电流源,这里我们试着对这两种接法的差异做一些分析

下图所示是一个完全反馈的全差分放大器,考虑理想的放大器特性以及共模反馈的作用,此时输入和输出电压都应该为设定的共模电压Vcmo

完全反馈的全差分放大器
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关于 Cascode Compensation

对于两级运放的频率补偿,除了一般的 nulling resistor 的 miller 补偿的方法,cascode 补偿也是一种常见的补偿方法,这里我们对此做一些介绍。

下图所示为基本的 cascode compensation 的示意,主要是利用了共栅的 cascode 管 M1 作为 current buffer 以除去通过 Cc 的前馈通路,从而消去系统的右半平面零点

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关于非主极点、建立时间和相位裕度

Razavi的书 中提到,对基本的两级放大器,通常将相位裕度选为60,可以得到较快的建立时间和较好的稳定性。在其分析中,应该是假设系统的单位增益带宽恒定,但在实际设计中考虑到非主极点的作用,单位增益带宽UGB并不完全等同于增益带宽积GBW,所以实际设定GBW并不能保证有恒定的UGB。这里,我们尝试分析非主极点位置的选取对建立时间和相位浴度的影响。

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