资源描述
单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,0,4.1,单端与差动的工作方式,差动信号,定义为,两个结点电位之差,，且这两个结点的电位,相对于,某一固定电位（,“共模”,CM,电平,）,大小相等，极性相反,，结点的阻抗也必须相等。,1,单端信号,的参考电位为某,一固定电位,(,通常为地电位,),差动信号,第1页/共30页,4.1 单端与差动的工作方式差动信号1单端信号的参考电位为,1,2,耦合使信号损坏,差动对耦合噪声的抑制,第2页/共30页,2耦合使信号损坏差动对耦合噪声的抑制第2页/共30页,2,差,动工作的抗干扰能力,3,电源线上的干扰会影响共模电平，但不影响差分输出,V,OUT,=V,X,-V,Y,第3页/共30页,差动工作的抗干扰能力3电源线上的干扰会影响共模电平，但不影响,3,4,有效抑制共模噪声,增大了可得到的电压摆,幅,(,单端输出的两倍,),偏置电路相对简单,线性度相对高,和单端电路相比，差分电路规模加倍,差动工作方式特点,第4页/共30页,4 有效抑制共模噪声差动工作方式特点第4页/共30页,4,4.2,基本差动对,定性分析,差模大信号特性,（,V,in1,-V,in2,从,-,变化到,+,）,5,V,in1,比,V,in2,更负，,M,1,截止，,M,2,导通，,I,D2,=I,SS,，因此,V,out1,=V,DD,V,out2,=V,DD,-R,D,I,SS,当,V,in1,比,V,in2,更正时，差动对两侧情况正好与上述情况相反。,V,in1,逐渐增大，,M,1,开始导通，,I,D1,增大，,V,out1,减小；由于,I,D1,+I,D2,=I,SS,，,I,D2,减小，,V,out2,增大；,当,V,in1,=V,in2,时，,V,out1,=V,out2,=V,DD,-R,D,I,SS,/2,第5页/共30页,4.2 基本差动对定性分析5Vin1比Vin2更负，M1,5,6,V,in1,=V,in2,（即平衡状态）附近，增益最大，线性度好,输出端的最大电平和最小电平分别是,V,DD,和,V,DD,-R,D,I,SS,，,与输入共模电平无关,两个特点：,第6页/共30页,6Vin1=Vin2（即平衡状态）附近，增益最大，线性度好输,6,共模大信号特性,（,V,in,CM,从,0,变化到,V,DD,）,当,V,in,CM,0,时，,I,D1,=I,D2,=I,D3,=0,，,M,1,、,M,2,截止,，,M,3,处于三极管区,当,V,in,CM,足够大时,V,in,CM,V,GS1,+(V,GS3,-V,TH3,),，,M,1,、,M,2,、,M,3,都进入饱和区，电路处于正常工作状态,V,in,CM,进一步增加,V,in,CM,V,out1,+V,TH,，,M,1,和,M,2,进入三极管区,第7页/共30页,共模大信号特性当Vin,CM0时，ID1=ID2=ID3,7,输出摆幅,：,V,DD,V,out,所以共模电平一般选在,右侧附近,因此，,V,in,CM,允许的范围,输入共模范围,（,input common mode range,ICMR,),是：,只要在,ICMR,范围内,第8页/共30页,输出摆幅：VDD Vout 所以共模电平一般选在右侧,8,定量分析,大信号分析（略）,9,小信号分析,方法一（叠加法）（略）,R,s,1/g,m2,第9页/共30页,定量分析9小信号分析Rs1/gm2第9页/共30页,9,方法二,（,半边电路法,）,辅助定理：,考虑图中所示的,对称电路,，其中,D1,和,D2,代表任何三端有源器件。假设,V,in1,从,V,0,变化到,V,0,+V,in,，,V,in2,从,V,0,变化到,V,0,-V,in,，那么，如果电路仍保持线性，则,V,p,值保持不变。假定,0,。,辅助定理说明了,P,点可以认为是,“,交流地,”,第10页/共30页,方法二辅助定理说明了P点可以认为是“交流地”第10页/共30,10,利用,P,点交流地的特点，电路可等效为两个独立的部分，即,“,半边电路,”,概念。,11,第11页/共30页,利用P点交流地的特点，电路可等效为两个独立的部分，即“,11,如果差动对的输入信号不是全差动的，,可以将此任意信号表示为,差模分量,和,共模分量,。,12,第12页/共30页,如果差动对的输入信号不是全差动的，12第12页/共30页,12,非理想性包括：,尾电流源,I,SS,的内阻,R,SS,不是无穷大,R,D1,和,R,D2,之间有失配,M1,和,M2,之间有失配（,W/L,、,V,TH,等）,4.3,共模响应,差动电路对共模扰动影响具有抑制作用，理想差动电路,的共模增益为零；但是实际上有以下一些非理想的因素,第13页/共30页,非理想性包括：4.3 共模响应差动电路对共模扰动影响具有抑,13,小信号共模特性,R,SS,对共模响应的影响,V,P,随,V,in,CM,的变化而变化，,若,Rss,为有限大小，则尾电流随,V,P,增加而增加,，,V,out1,和,V,out2,会随之减小。,但如果电路完全对称，,V,out1,和,V,out2,仍然相等，不会引入差分增益,共模增益为：,第14页/共30页,小信号共模特性RSS对共模响应的影响VP随Vin,CM的变,14,小信号共模特性,R,D,失配对共模响应的影响,失配会引入差分增益,第15页/共30页,小信号共模特性RD失配对共模响应的影响失配会引入差分增益第,15,小信号共模特性,输入管失配对共模响应的影响,从前面的分析可以看出，要获得好的共模抑制效果，,主要要做到两个方面：,良好的匹配和大的,Rss,第16页/共30页,小信号共模特性输入管失配对共模响应的影响从前面的分析可以看,16,17,共模抑制比,用来,CMRR,来综合反映差分放大能力和共模抑制能力,当信号频率增大时，寄生电容,C1,的存在使等效的,Rss,减小，,CMRR,下降。,第17页/共30页,17共模抑制比用来CMRR来综合反映差分放大能力和共模抑制能,17,4.4 MOS,为负载的差动对,类似单级放大器，差动对的负载也可以采用二极管连接的,MOS,或者电流源作负载,二极管连接的,MOS,作负载,18,第18页/共30页,4.4 MOS为负载的差动对类似单级放大器，差动对的负载也,18,电流源负载的差动对,19,第19页/共30页,电流源负载的差动对19第19页/共30页,19,共源共栅级差动对,20,第20页/共30页,共源共栅级差动对20第20页/共30页,20,练 习,1,第21页/共30页,练 习1第21页/共30页,21,练 习,2,第22页/共30页,练 习2第22页/共30页,22,23,第23页/共30页,23第23页/共30页,23,24,第24页/共30页,24第24页/共30页,24,练 习,3,第25页/共30页,练 习3第25页/共30页,25,第26页/共30页,第26页/共30页,26,第27页/共30页,第27页/共30页,27,第28页/共30页,第28页/共30页,28,第29页/共30页,第29页/共30页,29,30,感谢您的欣赏！,第30页/共30页,30感谢您的欣赏！第30页/共30页,
展开阅读全文