阿托斯放大器是能把輸入訊号的電壓或功率放大的裝置，由電子管或晶體管、電源變(biàn)壓器和其他電器元件組成。用在通訊、廣播、雷達(dá)、電視、自動控制等各種裝置中
。

ATOS阿托斯放大器E-ME-AC-01F運算放大器設(shè)計(jì)

運算放大器是模數轉換電路中的一個通用、重要的的單元。全差分運放是指輸入和輸出都是差分信号的運放, 與普通的單端輸出運放相比有以下幾個優點: 輸出的電壓擺(bǎi)幅較大;較好的抑制共模噪聲;更低的噪聲;抑制諧波失真的偶數階項比較好等。因此通常高性能的運放多採(cǎi)用全差分形式。

近年來,全差分運放更高的單位增益帶寬頻率及更大的輸出擺(bǎi)幅使得它在高速和低壓電路中的應用更加廣泛。随著(zhe)日益增加的數據轉換率, 高速的模數轉換器需求越來越廣泛, 而高速模數轉換器需要高增益和高單位增益帶寬運放來滿足系統精度和快速建立的需要。

速度和精度是模拟電路兩個重要的性能指标,然而,這兩者的要求是互相制約、互爲矛盾的。所以同時滿足這兩方面的要求是困難的。折疊共源共栅技術可以較成功地解決這一難題, 這種結構的運放具有較高的開環增益及很高的單位增益帶(dài)寬。全差分運放的缺點是它外部反饋環的共模環路增益很小, 輸出共模電平不能確(què)定,因此,一般情況下需加共模反饋電路。

ATOS阿托斯放大器E-ME-AC-01F運放結(jié)構(gòu)的選擇

運算放大器的結構重要有三種:(a) 簡單(dān)兩級運放,(b)折疊共源共栅,(c)共源共栅,如圖1 的前級所示
。本次設計的運算放大器的設計指标要求差分輸出幅度爲±4V, 即輸出端的所有NMOS 管的VDSAT,N 之和小於(yú)0.5V,輸出端的所有PMOS 管的VDSAT,P 之和也必須小於(yú)0.5V。

主運放結構

該(gāi)運算放大器存在兩級(jí):(1)Cascode 級(jí)增大直流增益(M1-M8)；(2)、共源放大器(M9-M12)。

共模負反饋

對於(yú)全差分運放, 爲瞭(le)穩定輸出共模電壓,應加入共模負反饋電路。在設計輸出平衡的全差分運算放大器的時候,必須考慮到以下幾點:共模負反饋的開環直流增益要求足夠大,能夠於(yú)差分開環直流增益相當;共模負反饋的單位增益帶寬也要求足夠大,接近差分單位增益帶寬;爲瞭(le)確保共模負反饋的穩定, 一般情況下要求進行共模回路補償;共模信号監測器要求具有很好的線性特性;共模負反饋與差模信号無關, 即使差模信号通路是關斷的。

該運算放大採(cǎi)用連續時間方式來實現共模負(fù)反饋功能。

該結構共用瞭(le)共模放大器和差模放大器的輸入級中電流鏡及輸出負載。這樣,一方面降低瞭(le)功耗; 另一方面保證共模放大器與差模放大器在交流特性上保持一緻。因爲共模放大器的輸出級與差模放大器的輸出級可以*共用,電容補(bǔ)償電路也一樣。隻要差模放大器頻率特性是穩定的,則共模負反饋也是穩定的。這種共模負反饋電路使得全差分運算放大器可以像單端輸出的運算放大器一樣設計, 而不用考慮共模負反饋電路對全差分放大器的影響。

電壓偏置電路:寬擺幅電流

在共源共栅輸入級中需要三個電壓偏置,爲瞭(le)使得輸入級的動态範圍大一些,寬擺(bǎi)幅電流源來産生所需要的三個偏置壓。