关于 Super Source Follower


最近看到有关于 super-source-follower 的一些讨论,其实以前也大致翻过些相关的内容,基本还是Gray&Meyer 的 Analysis and Design of Analog Integrated Circuits 书中的东西了…

基本的原理理解

下面左图所示为基本的源跟随器 source-follower 的电路,我们可以考虑作为voltage-buffer,此结构的主要问题是负载(特别是低阻时)抽取电流,使M1流过的电流不再恒定,Vo不再完美跟随Vi。

故此可以考虑增加一电流源I2(如下面右图)来控制M1的Ids,考虑到同时连接两个电流源在实现上的问题,通过增加M2管来解决,这就是下面右侧所示的super-source-follower的结构 (有些文章中也把cross-couple quad结构的class-ab输入电路称为super-source-follower,在这里需将他们区别开)

source-follower            super-source-follower

Super-source-follower实际上是利用了shunt-feedback,我们可以看一下具体的反馈环路:在这里,输出电压Vo的变化通过M1管(可以看成共栅放大级)反馈到M2的栅,再由M2共源放大到输出。这个shunt-feedback实际上将输出阻抗缩减,以此提升source-follower的性能,通过下面的小信号分析亦可看出.

小信号分析

Super-source-follower的小信号电路可以等效为下图所示,

super-source-follower small-signal circuit 1

为了进一步简化分析和计算,我们可以略去M1的体效应跨导gmb1和两个电流源的阻抗r1和r2,得到如下的简化电路:

super-source-follower small-signal circuit 2

通过计算可以得到:

其增益为:Vo/Vi`=gm2ro2gm1ro1/(1+gm2ro2+ gm2ro2gm1ro1),与source-follower相类;

其输出阻抗:Ro=ro2/[1+gm2ro2(1+gm1ro1)], 近似为1/(gm1gm2ro1), 可以看到super-source-follower的输出阻抗相对于source-followe的输出阻抗(1/gm)减小很多.

相关应用

在07年8月的 JSSC 上提到了 super-source-follower 的一个应用 (Mohammad Al-Shyoukh:“A Transient-Enhanced Low-Quiescent Current Low-Dropout Regulator With Buffer Impedance Attenuation”), 主要是利用他作为 voltage-buffer 的阻抗变换的作用,来将 LDO 的非主极点推到高频,如下面左图所示(这里值得注意的是, LDO 的 pass-element 的输入电容,可能会引起 super-source-follower 的反馈环路稳定问题)。

下面右图所示即是其中的 buffer 电路,与基本的 uper-source-follower 的差别主要是利用了动态偏置电流的方法, LDO 提供大电流时亦使 buffer 的电流提升,从而使极点 N2 的频率跟随主极点(输出极点)的变化.

LDO with buffer   super-source-follower with dynamic biasing


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关于 Super Source Follower》上有1条评论

  1. 啊伟

    关于超级源随器的应用还有一篇,是ISOCC2009上面的Design of LDO Linear Regulator with Ultra Low-Output Impedance Buffer,加了一个共栅级的管子,输出阻抗更低了

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