JSSC 2017-02 笔记


二月份的 Journal of Solid-State Circuits, 挑了下面关于 Audio Driver Amplifier 的论文记录一下:

A Performance-Aware Low-Quiescent Headphone Amplifier in 65-nm CMOS

这里电路中的放大器使用三级的结构,采用了 type II 的 nested miller compensation with feedforward stage and nulling resistors (NMCFNR2)的频率补偿方法,保证左半平面的零点和非主极点,增加了电路频率补偿设计的自由度。

opamp circuit

上图是具体的运算放大器电路,由于运放的失调电压会使 class-ab 的输出级偏离静态偏置点,导致其功耗增加,因此在运放差分对的输出节点增加了 offset cancel 的电流源电路,同时采用对称的结构也保证电路 PSRR 不会有太多损失。

下图为输出的 class-ab 控制电路,类似于经典的 floating current bias 的结构,只是采用了抑制沟长调制效应(CLM)的方法,以下图的 NMOS 输出管为例,就是使 MOSFET M19’ 与 M19 的 Vds 接近,M17’ 与 M17 的 Vds 接近。

CML-reduced class-ab bias


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JSSC 2017-02 笔记》上有3条评论

  1. Zhang Yang

    第一级single-ended与第二级连接有一部分使用的是current-mirror,没有直接采用class-AB, 是因为这样抗mismatch更好一点吗?后面不是有一个mirror的结构用于稳定M13和M15的Vds。 第一级的mismatch导致的output variation from designed 静态工作点和后面的CLM的Vgs mismatch 导致偏差能有多少。 不过有了这个CLM, Vds of M13 he M15 能稳定不少。

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    1. windknows 文章作者

      用三级结构应该是系统线性度考虑要提高增益;抑制CLM 是为输出管和class-ab 控制电路,不是为了M13和M15吧

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      1. ZhangYang

        我的意见是fully-differential 的比这个mirror的结构还能提高3dB, 不过需要CMFB电路来稳定common-mode。 output stage 的输入偏离设计值会造成很大的静态功耗,这些是有由于第一级的mismatch 或者fabrication process 不同造成的singled output 偏离设计值, 还有class-AB 那一级本身的偏差,造成的效果是什么那,就是M13 和M15的Vds 偏离的设计值,以为输出级是gate连接,对前一级不会有影响(如果是开环使用,驱动喇叭也是开环使用),那么稳定输出级的gate votage,那么就是稳定M16和M17的Vgs来稳定M13和M15的Vds(静态电压)

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