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标题: 二级运放增益问题 [打印本页]

作者: 美女步行 时间: 2012-9-13 20:29
标题: 二级运放增益问题
一个二级全差分运放，第一级是套筒式共源共栅增益级，第二级是普通共源级，设定第一级增益为2000，第二级为40，仿真的时候为了第二级输出有适当偏置点，调整了第二级的输入管，这坑爹的造成了第一级增益的下降，从2000多下降到40多，断掉第一级输出和第二级输入的连接，发现第一级的增益又变回了2000多，请教大神这是怎么回事啊？？第一级的增益不是决定于第一级的么？怎么又受到第二级的影响？照理说二级输入管栅极对地的电阻很大，对第一级影响很小才对啊？？

作者: lindis 时间: 2012-9-14 00:25
电路贴出来看看

作者: microstudent 时间: 2012-9-14 01:04
回复 1# 美女步行

怀疑你的偏置有问题，或者开环方式。在cadence下用stb仿比较好

作者: Brock 时间: 2012-9-14 04:28
有电路么，看不到电路不好说啊

作者: artofsleep 时间: 2012-9-14 09:27
第二级输入是第一级的输出，由第二级电流决定，使得第一级的cascode管子进入线性区，所以第一级增益下降。我猜

作者: griffinseu 时间: 2012-9-14 12:57
还是把电路贴出来看看吧。

作者: 美女步行 时间: 2012-9-14 13:25
标题: RE: 二级运放增益问题
电路图
整体电路
( , 下载次数: 172 )

主体部分
( , 下载次数: 178 )

偏置部分
( , 下载次数: 158 )

共模抑制部分
( , 下载次数: 168 )

作者: 美女步行 时间: 2012-9-14 14:33
尼玛这原来是因为只调整一边管子的宽敞比的问题，后来二级的两边的宽敞比都做了相同的调整，情况就改善了很多，但一级接上二级后，增益还是下降了一半，由5300下降到2650，这是为什么呢？运放总开环增益为150k。还有为什么仿真软件以t=0的参数为标准计算仿真结果呢？例如电路图中一级的输出偏置电压为-671mV，但是，请看下图
一级输出偏置电压瞬态
( , 下载次数: 156 ) ( , 下载次数: 154 )

最后的稳定值是1点几伏，但是偏置电压是以t=0的-671.6mV为准，这有点无语啊，这是不稳定的状态啊。。。。大神求解。。

作者: kwankwaner 时间: 2012-9-15 21:29
回复 8# 美女步行

共模反馈就接两个电容就好了？！不用开关电容？！DC信号传的过去吗？看看你共模反馈的运放输入对管状态差多少！把电容并联两个大电阻再仿

作者: 美女步行 时间: 2012-9-19 20:05

回复美女步行

共模反馈就接两个电容就好了？！不用开关电容？！DC信号传的过去吗？看看你共模反 ...
kwankwaner 发表于 2012-9-15 21:29

登录/注册后可看大图

谢谢提醒，其实我对共模反馈部分是不太了解的，这个电路是照搬国外的经典运放电路的，研究研究的，现在我是想了解为什么会出现那样的仿真图中偏置电压的选取，这是仿真软件问题呢，还是工艺库的问题，各位大牛有遇到过这样的情况吗？？

作者: feynmancgz 时间: 2012-9-20 03:52
回复 9# kwankwaner

只用电容其实是ok的
not very good, but it's ok

作者: feynmancgz 时间: 2012-9-20 03:57
回复 10# 美女步行

楼上的回复其实也对
估计是CMFB的问题，但你的图，我实在看不清你的CMFB点接在哪了，所以。。。
因为你的CMFB是检测第二级输出端的电压，所以第二级的输入有没有接在第一级输出，
对于第二级输出电压是很不一样的，如果CMFB反馈到第一级上，而这一点又能改变
第一级的偏置的话，那自然是截然不同的。问题可能是在这
但是你的图，实在是看不清，so。。。

作者: kwankwaner 时间: 2012-9-20 15:33
回复 11# feynmancgz

可以吗？你看他图上的共模反馈点，为了改变这点电压，两个电容的上极板的电荷从何而来？没有通路吧

如果这个结构的共模反馈可以只用电容就ok，那么原理是什么？不好的原因又是什么？

作者: feynmancgz 时间: 2012-9-20 16:09
回复 13# kwankwaner

是谁告诉你改变电容两端的电压，电容上面就要有电荷的啊？
正因为电容上面没有电荷，所以当输出端共模电压变化时，因为要保持电容上面没电荷，
正如你说的，没有通路，所以两个电容间的共模点的电压也必需跟着变化，不然电容上面
就要有电荷了。

普通电容式CMFB的优点相对于普通电阻式CMFB的优点是不影响低频差模增益
缺点是CMFB响应速度慢，对差模的电路频率响应也有影响

作者: kwankwaner 时间: 2012-9-20 18:07
回复 14# feynmancgz

Q=CV，所以要改变电压必须有电荷变化，不过我之前想错了，通过下级板电荷变化可以变化相对的电压。
但是上极板的电荷没有寄生电阻的话绝对泄不出去，所以要是上极板有个初始电压的话，永远要带着和你共模电压叠加，这样你反馈就错了

作者: feynmancgz 时间: 2012-9-20 19:11
回复 15# kwankwaner

Q=CV的这个V指的是两个板间的相对电压没有人会说电压变，电荷就要变
难道不能同时变化，这样相对电压就不会产生变化
这个CMFB种的电容两端不会产生相对电压的变化

作者: feynmancgz 时间: 2012-9-20 19:24
回复 15# kwankwaner

我想你的意思应该是用下极板，要想两个电容中间那个CMFB点的电压产生变化
必须对下极板进行充电，right?
但其实不是这样的，一个电容一端的电压产生变化，并不需要充放电
只有电容两端的电压产生相对变化时才需要充放电

对于一个带有一定电荷的电容，那么两端相对电压恒定
当一边电压突变时，另一端电压也要随之产生变化以使相对电压不变

你先不要从下极板，上极板的方向去考虑这个问题，你就假设他是个理想的电容
电容两端也没有电荷，再去考虑，去看他的工作方式

作者: tideblue 时间: 2012-9-20 20:05
CMFB明显错了
先给C放电，再sample另个输入信号，之后两个C中间才是两个输入信号的中间值

作者: digitalvue 时间: 2012-9-20 20:06
一级的增益不是决定于第一级的么？怎么又受到第二级的影响？照理说二级输入管栅极对地的电阻很大，对第一级影响很小才对啊

作者: feynmancgz 时间: 2012-9-20 20:25
回复 18# tideblue

yeah，normally you're right 但对仿真器来说，他不会知道这个事情，起始的时候他都是不带电的

作者: kwankwaner 时间: 2012-9-20 20:36
回复 17# feynmancgz

Q＝CV，我说的这个V和你理解的一样的，就是两端的电压差，假设稳定的时候输出点和电容中点电压都是a，这时候输出要变成b，因为电容两端电压不会突变，那么电容中点也是b，这点都没错，而且由于上极板没法泄放电荷，Q不变，V不变，但是下极板对地的电压变了，一定有冲放电把，可以仿真一下肯定有电流流过，举例可以想象下极板对地一面负电荷增加，对上极板一面正电荷增加，上极板对下极板一面的正电荷增加，对地一面的负电荷却没法增加了，没有通路没法提供负电荷。所以上极板对地的电荷永远泄不掉对吧？刚才假设三个点都是a那么这个cmfb还是可以工作，可是如果电容两端一开始就有个压差，那么这个压差因为上极板不能泄放电荷，一直会存在阿。那么按照举例一开始是0,a,0，之后变为b,a+b,b，工模电压始终比ref大a。

作者: kwankwaner 时间: 2012-9-20 20:41
回复 18# tideblue

对，输入输出在放电时候也要放电才行，保证电容两端没电压差

作者: icecell 时间: 2012-9-20 22:08
问一下，尾电流的电流镜是不是加了一层？

另外，取共模点的问题，kwank说的很明白了

作者: feynmancgz 时间: 2012-9-20 22:25
回复 21# kwankwaner

对于这种接触式的带电方式，下极板，你是怎么做到让一边带负电，一边带正电的？
上极板对下极板一面的正电荷从哪来的？

作者: feynmancgz 时间: 2012-9-20 22:28
回复 21# kwankwaner

有压差怕什么，只要这个压差一直不变，ok啊

作者: icecell 时间: 2012-9-20 22:36
25#
串联的电容，中间点的电位怎么定？仿真器可以加Gmin，实际中可没有Gmin，那点的共模点是浮空的

作者: feynmancgz 时间: 2012-9-20 22:40
回复 26# icecell

明明是两个并联的电容，你告诉我是串联的要我怎么说呢。。。

作者: icecell 时间: 2012-9-20 22:46
回复 27# feynmancgz

他的CMFB 的电容，接outp ，outn，你说的电容是哪个？

作者: feynmancgz 时间: 2012-9-20 23:08
回复 28# icecell

串联，并联看你怎么看了你要从outp到outn，那是串联
你要从outp到cm，outn到cm那是并联
gmin这种东西一般是加在晶体管，diode这些器件上防止floating
以避免仿真时出现问题
capacitor这种东西要什么gmin

作者: icecell 时间: 2012-9-20 23:19
回复 29# feynmancgz

Gmin不针对器件，只针对节点，浮空的节点加入对地的Gmin确定直流电

作者: feynmancgz 时间: 2012-9-20 23:36
回复 30# icecell

No
gmin是针对non-linear器件，因为这些器件，会completely turn-off
因而会出现floating点
但对于无源器件，只要两端都有地方连，就ok了

作者: feynmancgz 时间: 2012-9-20 23:38
回复 30# icecell

况且对于这个，那个点也不是floating的

作者: hezudao 时间: 2012-9-21 00:14
我也来凑凑热闹，先说说楼主的问题，接上第二级第一级gain下降很有可能是第二级vgs让第一级进入triode region, 再说这个cmfb，可以用，但很不好，考虑到查分管的Cgs,相当于共模反馈的增益被降低了。当然很多情况下也不太在意这个增益。

作者: feynmancgz 时间: 2012-9-21 00:22
回复 33# hezudao

呵呵，我正等着前辈呢，呵呵

作者: kwankwaner 时间: 2012-9-21 10:57
回复 25# feynmancgz

上极板在电场作用下，积累正电荷或者负电荷，是感应生电，没有外面电荷进来，所以V才不变对吧
不OK吧？共模和vref差一个不确定值，要vref何用？

作者: feynmancgz 时间: 2012-9-21 15:26
回复 35# kwankwaner

太搞笑了。。。
对，上极板是感应生电，竟然可以做到一边的正电荷增加，另一边负电荷不变。。。
下极板接触生电，竟然还可以做到一边增加正电荷，一边增加负电荷。。。

作者: feynmancgz 时间: 2012-9-21 15:29
回复 35# kwankwaner

对仿真器来说，不会有这个初始压差，
don't care
It can work，but not good
会有很多问题
这是我一开始便强调的

作者: 美女步行 时间: 2012-9-21 21:58
增益改变是测量的错误，测一级的开环增益，应该是两边都断开与第二级的连接，再测，和两边都接上，再测，相同，都是2650.

作者: kwankwaner 时间: 2012-9-23 11:46
回复 37# feynmancgz

如果有初始电压，工作正常么，输出共模＝vref么？

作者: jerykot 时间: 2012-9-23 15:07
这种两级差分一般都要用两个CMFB才好。
现在电路只看到一个CMFB，而且还看不太清楚是怎样反馈的。
反馈电容都被你断开了。

作者: feynmancgz 时间: 2012-9-23 15:34
回复 39# kwankwaner

如果有初始电压，如果这个初始电压是知道的，恒定的
那是可以工作的，
不能工作的原因是这个电压是undefined

作者: kwankwaner 时间: 2012-9-23 16:43
回复 41# feynmancgz

不加复位的话，如何让这个电压确定，这不是好不好而是能不能

作者: feynmancgz 时间: 2012-9-23 17:19
回复 42# kwankwaner

我再次强调，这是仿真器对仿真器来说，是不存在这个问题的
yeah，in practice，it can't work
但是对仿真器来说，是没有问题的
所以在仿真阶段，能不能work是不会在这里出问题的
但是后面再考虑到实际的问题，这个电路自然是要改的

作者: semico_ljj 时间: 2012-9-23 21:32
留言，再看

作者: kwankwaner 时间: 2012-9-23 21:50
回复 43# feynmancgz

唉，你开始说it's ok的
我们还是不讨论这些虚拟问题了

作者: 阿栾 时间: 2015-1-10 23:55
回复 9# kwankwaner

你好，我是个渣渣，想请教一下，要用HSPICE设计一个运放，可以是二级运放、套筒式运放或者是折叠式运放，要求里没给转换速率，实际大概要多少？还有要从哪儿着手呢？我是个渣渣，求赐教。。。

作者: goto1tw 时间: 2015-1-11 10:57
1.覺得你的bias circuit mos size 調得不好,就會浪費電壓以致於Vds-Vdsat不夠好,容易導致進入triode region or something else
2.check dc bias under vinp=vinn在想要輸入的common mode時的,看所有mos是否有在saturation region,應該1st stage 有mos在triode region
3.別用transmission gate作rc zero compensation ,用一般電阻即可

作者: kwankwaner 时间: 2015-1-12 20:49
回复 46# 阿栾

你可以看看其他公司的datasheet，看看在相同功耗、电压下别人做到多少

作者: 阿栾 时间: 2015-1-12 23:41
回复 48# kwankwaner

老大，我们老师让做课设，用二级运放或者套筒式运放或者折叠式套筒运放，只给了下面的指标，连功耗都没给

，根本不知道从哪儿下手。。。求答疑~
1、开环直流增益 ≥ 80 dB

2、单位增益带宽 ≥ 50MHz

3、负载电容 = 3 pF

4、摆幅 [0.25*(VDD-VSS), 0.75*(VDD-VSS)]

5、电源电压 3.3V

作者: kwankwaner 时间: 2015-1-14 18:57
回复 49# 阿栾

代替你老师给你400uA电流，做出来就可以了，现在的老师都忙着赚钱了

作者: zyw543716900 时间: 2015-11-23 16:06
回复 1# 美女步行

学习了

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