- CMOS模拟与混合信号集成电路设计：创新与实战
- (马来)阿珠纳·马尔祖基
- 1090字
- 2025-02-15 04:53:25
3.4 CMOS放大器参数
3.4.1 输入失调
失调电压为：
Vref-VI
（3.6）
公式3.6中所示的放大器失调电压是由阈值电压、负载电阻等不匹配引起的，如图3.15所示。
图3.15 输入失调仿真电路（图a）与仿真结果（图b）
3.4.2 共模电压输入范围
输入电压范围仿真电路如图3.16a所示，图3.16b显示了输入电压范围仿真结果。图3.17显示了具有输入电压范围配置的折叠CMOS放大器。设置主电流源的V1在输入电压范围内起着重要作用。
图3.16 输入电压范围仿真电路（图a）与仿真结果（图b）
图3.17 具有输入电压范围配置的折叠CMOS放大器
练习 当前电流源的KCL。
图3.18显示了输入电压范围的仿真结果。
图3.18 输入电压范围仿真结果
3.4.3 电流损耗
电流损耗仿真电路与仿真结果如图3.19所示。
图3.19 电流损耗仿真电路（图a）与仿真结果（图b）
3.4.4 共模抑制比
共模抑制比（CMRR）是差分增益与共模增益之比，参见图3.20。
图3.20 共模抑制比仿真电路（图a）与仿真结果（图b）
3.4.5 电源抑制比
电源抑制比（PSRR）是Vout与Vin（电源上的信号）的比值，可以定义为放大器在VDD和接地电源总线上抑制噪声或变化的能力。
增加电源抑制比的一种典型方法是使用共源共栅电流源或电流吸收器（这是由于其高输出电阻），见图3.21。
图3.21 电源抑制比仿真电路（图a）与仿真结果（图b）
3.4.6 摆率和建立时间
- 高摆率意味着（如图3.22所示）：
- 补偿电容小。
- 工作电流增加。
图3.22 摆率和建立时间仿真电路（图a）与仿真结果（图b）
将建立时间记作Tsettling，有
与低频增益的乘积大约等于建立时间［1］。
3.4.7 直流增益、fc和fT
fc是增益下降3 dB时的频率，fT是特征频率或单位增益对应的频率，直流增益是低频增益，见图3.23。
图3.23 直流增益、fc和fT的仿真电路（图a）与仿真结果（图b）
fT也是低频增益与fc（3 dB）的乘积。图3.24给出了CMOS放大器的开环环路响应的示例，图3.25显示了CMOS放大器的开环环路响应仿真结果。将栅极长度减小到增益带宽（GB）或单位增益有什么作用？
图3.24 CMOS放大器开环环路响应示例
图3.25 CMOS放大器的开环环路响应仿真结果
3.4.8 噪声
对于1μA的电流，每秒通过7.8×1012个电子将产生7800 GHz的纹波（噪声）。
1）使用更大的输入晶体管以降低噪声。
2）增加工作电流。
3）白噪声/短噪声——整个操作保持平坦/恒定。
4）闪烁噪声。
如图3.26所示，100～1000 Hz的噪声计算示例如下：
图3.26 噪声仿真电路（图a）与仿真结果（图b）
图3.27显示了噪声仿真电路的示例。图3.28显示了噪声仿真结果。
图3.27 噪声仿真电路示例
图3.28 噪声仿真结果
3.4.9 失真
图3.29a和图3.29b分别描述了时域和频域的输出信号。为了将时域转换为频域，可以使用快速傅里叶变换（FFT）或离散傅里叶变换（DFT）的算法进行变换。
图3.29 时域输出失真信号（图a）和频域输出失真信号（图b）
基波为550 mV。使用公式3.8，得到谐波为42 mV。因此，
0.07=7%。
注意：小心FFT设置，请做一个测试示例。