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共模反馈

共模反馈笔记

咳咳,为了坚持更新,贴一篇以前对全差分运放的共模反馈的小结..

关于全差分放大器

对于全差分放大器,一般可以得到更大的 swing (由于差分信号),同时可以实现对共模干扰、噪声以及偶数阶的非线性的抑制;但其需要有两个匹配的反馈网络,以及共模反馈电路

顺便提一下,对于全差分的折叠共源共栅(folded cascode)放大器,需要注意

  • 转换速率(正向与负向)对输入对差分对的尾电流源和 cascode 电流源的考虑
  • 非主极点的位置–输入对管的 drain 节点(注意全差分没有镜像极点的问题..),如果考虑 PMOS 输入的结构,将会折叠到 n 管的 cascode,从而减小此节点阻抗,提高此非主极点的频率;但是 P 输入结构亦有其问题,如直流增益和 cmfb 电路的速度(考虑 cmfb 控制的为 cascode 的 pmos 电流源)

关于共模反馈 CMFB

从反馈环路来看,共模的稳定问题来源于闭环的共模增益:由于输入差分对的尾电流源的 local-feedback,通常共模增益较小,导致运放无法控制其输出共模点;通过 CMFB 共模反馈电路,可以提高共模反馈环路的增益,以稳定共模信号。

设计CMFB需考虑补偿以减小环路的稳定时间(settling time)和提高稳定性。

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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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