Differenzverstärkung des Verstärkers mit Stromspiegel

Question

Differenzverstärkung des Verstärkers mit Stromspiegel

BowPark

Betrachten Sie dieses PDF-Dokument, Seiten 58-59-60. Es ist ein Differenzverstärker mit einem Stromspiegel als aktive Last.

Wenn ich laut diesem Dokument den unsymmetrischen Ausgang im rechten Zweig (Drain von M2) nehme, ist die Transkonduktanzverstärkung $g_m$ , während, wenn ich den unsymmetrischen Ausgang im linken Zweig (Drain von M1) nehme, die Transkonduktanzverstärkung ist $g_m / 2$ . Dies liegt daran, dass sowohl der Strom von M2 als auch der Strom des Spiegels in Bezug auf das Gegentaktsignal in den Drain von M2 eintreten.

Lassen $v_{o1}$ Und $v_{o2}$ jeweils die M1-Drain-Spannung und die M2-Drain-Spannung sein.

Wenn $R_{out}$ ist der Ausgangswiderstand dieses Verstärkers, der beide betrachtet $v_{o1}$ Und $v_{o2}$ , ist die Spannungsdifferenzverstärkung in den zwei Knoten unterschiedlich, wobei $A'_{v,dm} = g_m R_{out} / 2$ für $v_{o1}$ Und $A''_{v,dm} = g_m R_{out}$ für $v_{o2}$ .

Erste Frage: War diese Schaltung nicht vollkommen symmetrisch?

Außerdem: Die Ausgänge können geschrieben werden als

v_{Ö 1} = A_{v, C M} v_{ich C M} + A_{v, D M} \frac{v_{ich D M}}{2}

$v_{o1} = A_{v,cm} v_{icm} + A_{v,dm} \displaystyle \frac{v_{idm}}{2}$

v_{Ö 2} = A_{v, C M} v_{ich C M} - A_{v, D M} \frac{v_{ich D M}}{2}

$v_{o2} = A_{v,cm} v_{icm} - A_{v,dm} \displaystyle \frac{v_{idm}}{2}$

wo die beiden Eingänge waren

v_{ich 1} = v_{ich C M} + \frac{v_{ich D M}}{2}

$v_{i1} = v_{icm} + \displaystyle \frac{v_{idm}}{2}$

v_{ich 2} = v_{ich C M} - \frac{v_{ich D M}}{2}

$v_{i2} = v_{icm} - \displaystyle \frac{v_{idm}}{2}$

( $v_{icm}$ die Gleichtaktsignalkomponente ist; $v_{idm}$ ist die Gegentaktsignalkomponente)

Zweite Frage: Was passiert, wenn $A_{v,dm}$ unterscheidet sich zwischen den beiden Ausgangsknoten? Soll ich überlegen $v_{o1} - v_{o2} = (A'_{v,dm} + A''_{v,dm}) v_{icm}$ ?

Mathe hält mich auf Trab

Downvoting, weil der Link zum Schaltplan unterbrochen ist

Brian Canard

course.ece.wpi.edu/ece4902/lectures/DiffAmp_rev_slides.pdf

BowPark

@BrianCannard Vielen Dank für den Link!

Antworten (1)

Differenzverstärkung des Verstärkers mit Stromspiegel

Zulu · Answer 1

Erste Frage: Nein, die Schaltung ist nicht perfekt symmetrisch. Der Stromspiegel führt eine Differenzial-zu-Single-Ended-Wandlung durch. Wenn Sie eine perfekt symmetrische Schaltung wünschen, würden Sie M3- und M4- Stromquellen herstellen und dann eine Art Gleichtaktrückkopplung verwenden, um den entsprechenden Strom einzustellen (so dass $V_{O1}$ Und $V_{O2}$ in einem nutzbaren Bereich bleiben).

So wie es jetzt ist, $A'_{v,dm}=\frac{g_m}{2g_{md}}$ (Wo $g_{md}$ die Transkonduktanz der als Diode geschalteten Vorrichtung M3 ist), während $A''_{v,dm}=g_mr_{out}$ . Denken Sie daran, dass die Impedanz, die Sie beim Blick auf M3 sehen, einfach ist $\frac{1}{g_{md}}$ . Diese beiden Gewinne sind offensichtlich sehr unterschiedlich: $A'_{v,dm}\ll A''_{v,dm}$ . Der Gewinn $A'_{v,dm}$ ist so klein, dass es ziemlich nutzlos ist, also das Signal $v_{o1}$ wird normalerweise ignoriert und eine einzelne, unsymmetrische Ausgabe eingeschaltet $v_{o2}$ wird eingesetzt.

Zweite Frage: Ich habe es schon gesagt, aber $A'_{v,dm}$ ist im Allgemeinen so klein, dass $v_{o1}$ wird ignoriert und nicht der nächsten Verstärkungsstufe (oder Ausgabe oder was auch immer folgt) zugeführt. Dies bedeutet, dass der Gewinn einfach ist $A_{v,dm}=A''_{v,dm}$ . Wenn du es wirklich willst , kannst du aber auch beide nehmen $v_{o1}$ Und $v_{o2}$ als Ausgänge zu bekommen $A_{v,dm}=A'_{v,dm}+A''_{v,dm}$ .

Vielen Dank für Ihre sehr nützliche Antwort. Ich habe keinen Ausdruck für bereitgestellt $R_{out}$ , aber wir können feststellen, dass es sich um Ausgabe 2 handelt $r_{o4} || r_{o2}$ , die Ausgangswiderstände (aufgrund der Kanallängenmodulation) von M4 und M2. Es könnte in kOhm sein. Der $R_{out}$ relativ zum Ausgang 1 statt dessen sein könnte $r_{o1} || 1/g_{m2} || r_{o2}$ und der Gesamtwiderstand sein könnte $\simeq 1/g_{m2}$ , so viel kleiner als kOhm. Ist das der Grund, warum Sie das sagen $A'_{v,dm} \ll A''_{v,cm}$ ?
@BowPark: Ja, genau das ist es. Die Impedanz von Ausgang 2 ist normalerweise mehr als eine Größenordnung höher als die Impedanz von Ausgang 1.

Differenzverstärkung des Verstärkers mit Stromspiegel

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Brian Canard

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Zulu

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