文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A
DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.191370
中文引用格式: 和雨,肖知明,,王宇,,等. 一種高效率的ACBC-C三級(jí)運(yùn)放的設(shè)計(jì)[J].電子技術(shù)應(yīng)用,2020,,46(6):36-39,50.
英文引用格式: He Yu,,Xiao Zhiming,,Wang Yu,et al. Design of a high-efficiency ACBC-C three-stage operational amplifier[J]. Application of Electronic Technique,,2020,,46(6):36-39,50.
0 引言
隨著半導(dǎo)體工藝節(jié)點(diǎn)的下降,,芯片的電源電壓越來越低,。越低的電源電壓就意味著許多傳統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)變得不再適用[1]。放大器是模擬集成電路領(lǐng)域的一個(gè)重要模塊之一,,放大器的增益可以通過在輸出級(jí)使用共源共柵結(jié)構(gòu)來提高,,但是隨著電源電壓的下降,共源共柵結(jié)構(gòu)會(huì)嚴(yán)重限制輸出電壓擺幅[2],。在適應(yīng)摩爾定律的同時(shí),,許多可替代的電路結(jié)構(gòu)不斷涌現(xiàn),。多級(jí)運(yùn)放可以保證在足夠大的輸出電壓擺幅的同時(shí)提高增益。但是每增加一級(jí)放大級(jí),,至少會(huì)產(chǎn)生一個(gè)高阻抗點(diǎn),,進(jìn)而引入一個(gè)極點(diǎn),過多的極點(diǎn)會(huì)極大地影響放大器的穩(wěn)定性,。因此,,多級(jí)運(yùn)放的頻率補(bǔ)償變得尤為重要。極點(diǎn)分離是頻率補(bǔ)償過程中的常用手段之一,,通過改變電容來改變主極點(diǎn)和其他非主極點(diǎn)的位置可以達(dá)到極點(diǎn)分離的效果,。針對(duì)三級(jí)運(yùn)放,嵌套密勒補(bǔ)償(Nested Miller Compensation,,NMC)是最常用的補(bǔ)償方式之一,,只需兩個(gè)密勒電容,就可以達(dá)到穩(wěn)定電路的目的,。但是嵌套密勒補(bǔ)償是以犧牲GBW為代價(jià)的,,并且這種補(bǔ)償方式適用的負(fù)載電容范圍很小[3]。此外,,如果要增大負(fù)載電容范圍,,需要增大內(nèi)部密勒電容的尺寸,相應(yīng)的芯片面積也會(huì)增大,。為了解決這些問題,,許多新的補(bǔ)償方式被提出,阻尼因子控制頻率補(bǔ)償(Damping-Factor-Control Frequency-Compensation,,DFCFC)通過增加一個(gè)阻尼網(wǎng)絡(luò)的方式,,極大地提高了GBW,但是DFCFC適用于大負(fù)載電容的情況下,,對(duì)于較小的負(fù)載電容,,DFCFC并沒有表現(xiàn)出良好的特性[3]。ACBC補(bǔ)償[4]通過增加一條交流通路的方式,,也極大地提高了GBW,,并且在NMC的基礎(chǔ)上,拓寬了可承受負(fù)載電容范圍,,表現(xiàn)出非常優(yōu)越的特性,。但是ACBC補(bǔ)償結(jié)構(gòu)中的密勒電容會(huì)引入一個(gè)右半平面零點(diǎn),該零點(diǎn)對(duì)穩(wěn)定性具有負(fù)影響,。CMC可以在不增加額外的消零電阻以及前饋通路的同時(shí)消除該右半平面零點(diǎn)[5],。本文創(chuàng)新性地提出將ACBC與CMC結(jié)合,形成ACBC-C結(jié)構(gòu),,并研究其優(yōu)越特性,。
此外,,高效率也是運(yùn)算放大器的衡量指標(biāo)之一,高效率代表電路中大多數(shù)的功耗都來自于負(fù)載,,很少有功率的浪費(fèi),。AB類放大器相比A類放大器具有較高的效率,所以本電路采用AB類輸出結(jié)構(gòu),。AB類輸出結(jié)構(gòu)形成了推挽式輸出,,也適用于上述的ACBC-C補(bǔ)償結(jié)構(gòu)。所以本文針對(duì)具有高效率的ACBC-C三級(jí)運(yùn)放進(jìn)行分析和仿真,。
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作者信息:
和 雨,,肖知明,王 宇,,胡偉波
(南開大學(xué) 電子信息與光學(xué)工程學(xué)院,,天津300350)