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　　本文提出了一種輸入級(jí)由最小電流選擇技術(shù)來(lái)穩(wěn)定跨導(dǎo)、輸出級(jí)采用浮動(dòng)電流源控制的前饋AB類CMOS運(yùn)算放大器。

　　1 輸入級(jí)的設(shè)計(jì)

　　1.1 軌對(duì)軌運(yùn)放輸入級(jí)電路分析

　　通常運(yùn)放輸入級(jí)采用差分輸入模式。在CMOS工藝中，差分放大器可通過(guò)PMOS或NMOS差分對(duì)來(lái)實(shí)現(xiàn)。但是，通常的差分對(duì)不能夠滿足軌對(duì)軌共模輸入的要求，因此，實(shí)際中常采用的方法是使用NMOS和PMOS互補(bǔ)差分對(duì)。簡(jiǎn)單的軌對(duì)軌輸入級(jí)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

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　　電路工作范圍可分為3個(gè)區(qū)域：

　　(1)當(dāng)VCM接近VSS時(shí)，NMOS差分對(duì)截止，PMOS差分對(duì)處于工作狀態(tài)，gm=gmP;

　　(2)當(dāng)VCM接近VDD時(shí)，PMOS差分對(duì)截止，NMOS差分對(duì)處于工作狀態(tài)，gm=gmN;

　　(3)當(dāng)VCM處于中間值時(shí)，兩差分對(duì)均同時(shí)工作，gm=gmP+gmN。

　　但此結(jié)構(gòu)存在一個(gè)重要問(wèn)題，即在整個(gè)共模輸入范圍內(nèi)，輸入電路的總跨導(dǎo)不恒定，變化達(dá)到2倍，如圖2所示。跨導(dǎo)的變化會(huì)引起信號(hào)的失真并給環(huán)路的增益以及運(yùn)放的頻率補(bǔ)償帶來(lái)很大的影響。因此要求輸入級(jí)的跨導(dǎo)在整個(gè)共模輸入范圍內(nèi)保持恒定。

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　　目前跨導(dǎo)恒定的方法有4種：

　　(1)利用3倍電流鏡偏置回路保持尾電流平方根之和恒定來(lái)獲取恒定的跨導(dǎo);這種方法缺點(diǎn)是過(guò)分依賴于理想的平方律模型，在MOS管工作在強(qiáng)反型層和弱反型層時(shí)不能通用。

　　(2)利用齊納二極管使得P、N差分輸入對(duì)的柵源電壓之和為常數(shù);這種技術(shù)的缺陷是二極管連接的MOS性能是其兩端電壓的函數(shù)，因此gm共模輸入范圍內(nèi)仍然有一些變化。

　　(3)使用電平移位使PMOS跨導(dǎo)曲線左移或NMOS跨導(dǎo)曲線右移;這種方法最大的缺陷是需要調(diào)整，因?yàn)槠湫阅茈S工藝、溫度變化、最佳的直流電平的改變而改變。

　　(4)最大/最小電流選擇法在電路工作時(shí)只選擇其中一對(duì)電流較大的差分對(duì)作為輸出。雖電路的設(shè)計(jì)比較復(fù)雜，但它的輸出電流連續(xù)，不依賴于平方律模型，跨導(dǎo)穩(wěn)定性好，MOS管可工作于所有區(qū)域。本文就是采用最小電流選擇的方法設(shè)計(jì)了運(yùn)放的輸入級(jí)。