NMOS集成運算放大器中的器件全由NMOS FET構成,它分成E/E型(全由增強型NMOS FET構成)和E/D型(由增強型和耗盡型NMOS FET構成)兩類。E/D型NMOS運算放大器
應用比較廣泛。
圖1所示為Intel2912脈沖編碼調制(PCM)雙通道大規模單片集成開關電容濾波器中的集成運放電路之一。電路中含有E型、D型及零開啟型(VT=0,圖中標*號的管)NMOS FET共32個,占芯片面積約0.22mm2。整個電路可分為差分輸入級、電平移動與雙端——單端輸出變換電路、主增益級、輸出級等四部分。
圖1 E/D型NMOS運算放大器
(1)差分輸入級
T1~T7構成差分輸入級。其中,T1和T2為差分放大管,T3和T4為電流源負載。T5和T6構成基本電流源電路,提供差分輸入級偏置電流,基準電流由VDD、VSS及T5、T7來決定。
(2)電平移動與雙端—單端輸出變換電路
T8~ T16和T19、T20構成電平移動電路。其中,T8、T9為偏置電流源,提供電平移動電路偏置電壓。T10、T19、T15、T20和T10、T19、T16、T20分別構成兩個Wilson電流源電路,T15和T16為電流源輸出管,分別由T11、T13和T12、T14組成的兩個完全相同的并聯負反饋式電平移動電路提供工作電流。T11、T13和T12、T14分別把T2、T1漏電位VD2、VD1向下移動一個電平(約6V),使T17、T18漏極電位VD17、VD18分別比VD2、VD1低一個電平(約6V)。經分析可知電平移動電路的小信號電壓增益,動態電阻
。
T17和T18構成雙端→單端輸出變換電路。T1、T2漏極輸出的互為反相的信號電壓vd1、vd2,其中vd1經T12、T14送到T18的漏極;vd2經T11、T13送到T17、T18的柵極,再經T18倒相送到的T18漏極。兩路信號在T18的漏極同相迭加送到主增益級。{{分頁}}
(3)主增益級
T21~ T24、T32構成主增益級。其中,T21、T23構成共源共柵放大器(又稱Cascode放大器
),T24是放大器的有源負載。T22用于提供T21的大部分靜態工作電流(約0.120mA),而T24僅提供T21的小部分靜態工作電流(約0.057mA)。這樣,T21工作電流大,其跨導大,而T24工作電流小,負載電阻大,有利于提高主增益極的電壓增益。
T32和電容C是用于進行相位補償的反饋網絡,以確保運算放大器穩定工作。
(4)輸出極
T25~ T31構成低輸出阻抗(約1.5kΩ)輸出電路。
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