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为什么两级运放第一级输入对管用PMOS更好?

时间:10-02 整理:3721RD 点击:
MARTIN的书上说POMS输入对管Veff更大,这样能获得更高的SR,我很不理解。
SR不是输入电流和米勒电容决定的吗?而且通过需要的GBW可以计算出gm,gm=2I/Veff,那么Veff本身应该是由GBW和米勒电容决定了吗?无论是PMOS还是NMOS,都要调至这个过驱动才能满足要求,何来PMOS的Veff更大一说?
谢谢大家帮忙解答一下我的疑问。

在偏置电流和宽长一样的情况下pmos的gm更低,从而在GBW保持不变的情况下降低了米勒补偿电容Cc,根据两级运放转换速率公式SR=I0/Cc,I0不变,Cc减小,所以说转换速率增加。

" 从而在GBW保持不变的情况下降低了米勒补偿电容Cc"麻烦能把这个说仔细一些吗,谢谢了,

谢谢解答,我大概理解了。是不是说一样的偏执电流和宽长比之下PMOS的gm更低,NMOS更高,所以NMOS放在第二级,PMOS放在第一级,根据(gm6/gm1)=K*(CL/Cc),这样就能获得更小的Cc(简单地说就是需要更小的补偿电容),这样第一级电流不变,SR升上去了。
但是如果我让第一级NMOS,第二级PMOS,只要gm的比例做到第一种方式那样的比例不是也能把Cc降低下来吗?SR不是也可以升上去吗?

与第二级没关系。GBW=gm1/(2*pi*Cc),与第二级没关系,非主极点远大于GBW即可。

因为 GBW=gm1/(2*Pi*Cc),若GBW不变,在相同偏执电流和宽长比的条件下PMOS的gm更小,所以Cc也就可以取得小一点,摆率就提高了。

那样是不是增益就小了?看来有得就有失是吧?

enen

您说的 是那本说呢,能介绍一下吗,我也想好好看看,谢谢了,要是有电子版的能发一下吗,selfsalvation04@yahoo.com.cn.要是没有麻烦能告诉一下书名 我自己找找,劳驾您了

学习了,谢谢哈

第一次知道还有这个的。 设计时没怎么考虑

ken martin的书里讲运放的那一章说的,你在论坛上一搜就有

因为PMOS用的是独立的Nwell,比nmos管的vth更加稳定。衬底效应轻。

好的 ,谢谢啦

同意~采用N阱工艺,所有NMOS共用一个衬底,接在系统最低电位,PMOS可以做在各自的阱里,当然也可以做在同一个N阱里,这就允许将PMOS管的body和Source连在一起,减小/消除衬底偏压效应,稳定阈值电压Vth。特别是对差分输入对管进行处理,会好点。

同意太阳君~不过输入极用NorP首要看你前级的直流电平吧~其次考虑匹配和噪声~SR GBW Power都是最后折衷的~还有就是差分输入级GR都要打两圈(多子+少子)~所以Vth都要做到稳定才敢用~

学习学习!

必须顶起!

我用p管做输入对的考虑就是 1/f 噪音会小一些

能否从noise的角度理解?

起初我也一直认为是考虑到噪声的缘故,今天第一次听说到跟SR的关系。不错不错

一片茫然!学习!

PMOS input也和CMRR,offset有关。

学习了

这两天突然想到一个问题,如果在一样的偏置电流下,若要得到相同的gm,输入管输入管分别使用NMOS和PMOS,NMOS应该比PMOS宽长比更小才对,补偿相同的gm,米勒电容Cc应该也是相同的,这样SR=I/Cc也是相同。所以得到结论应该是,为了得到相同的SR,输入管使用NMOS比PMOS应该宽长比更小。所以我觉得你的解释单单从第一级解释是说不通的。不知道你是否同意我的说法?
但是我觉得Martin的书上讲的是对的,这个问题应该从两级的角度考虑:第一级输入使用NMOS,第二级输入就需要使用PMOS,如果第一级使用PMOS那么第二级就要使用NMOS。
接下来,根据Sansen老师的书上的公式gm6/gm1=(CL/Cc)*4,其中gm6为第二级输入管的gm,CL一般是Cc的2.2倍左右,那么从定性的角度上讲,第二级的gm6大约为gm1的8.8倍,然而我们知道如果我们设计时采用Vdsat=200mV(不考虑短沟道效应),那么为了获得8倍gm我们需要I也变为8.8倍(gm=2I/Vdsat),这样如果我们假设第一级与第二级Vdsat是一样的,那么理论上我们需要第二级为第一级电流的8倍。
综上分析,我们现在做一个假设,在这个假设中我们采用控制变量的方法,固定所有值,仅仅使输入管类型可以改变:两级OTA设计,负载电容CL,为了稳定性考虑我们设计gm6/gm1=(CL/Cc)*4约为8.8(gm6为第二级输入管跨导),假设Cc也是固定的(SR固定了),并设第一级输入电流为第二级的1/8.8,并且假设Vdsat=200mV,我们唯一需要改变的仅仅是两级输入管的类型:
1.NMOS作为第一级的输入管,PMOS作为第二级,此时我们算出NMOS的宽长比为a1,PMOS宽长比为b1,假设μn=3μp,b1=3*8.8a1=26.4a1。
2.反之,如果第一级用PMOS,第二级用NMOS,第一级PMOS宽长比为3a1,第二级MNOS宽长比为8.8a1。
这样看,第二种情况必然比第一种情况更好,当然我们的假设是建立在其他一切条件相同的条件下。若我们当初的假设中宽长比固定,电流可变,那么算出的结果将会是,第二中情况的功耗更小。
如果考虑单级情况,抛开noise和衬底偏置效应的问题不谈,负载电容固定不变,仅考虑SR和gm折衷的问题,我觉得NMOS比PMOS更好。
希望你能反驳我的说法,呵呵

1711064497,加好友慢慢聊

好的

在同样偏置电流下,看得到同样的gm时PMOS和NMOS哪个尺寸更大,得看是否关心过驱电压Vov吧?我之前做过的设计,为使管子在饱和区且不靠近饱和区边缘,再考虑管子匹配,Vov取值范围基本固定在0.2-0.3左右,gm=2ID/Vov,因此ID和Vov都固定时P管和N管跨导就固定了,那得到同样的gm自然是PMOS尺寸大。如果Vov不用固定随意取,那在固定偏置电流时 gm正比于[u*Cox*(W/L)*ID]^-0.5,P管迁移率up低,得到同样大小的gm时尺寸更小

两级运放第二级CLASS AB
这种结构岂不是NMOS更好?

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