为什么两级运放第一级输入对管用PMOS更好？

weidianwj

MARTIN的书上说POMS输入对管Veff更大，这样能获得更高的SR，我很不理解。
SR不是输入电流和米勒电容决定的吗？而且通过需要的GBW可以计算出gm，gm=2I/Veff，那么Veff本身应该是由GBW和米勒电容决定了吗？无论是PMOS还是NMOS，都要调至这个过驱动才能满足要求，何来PMOS的Veff更大一说？
谢谢大家帮忙解答一下我的疑问。

weidianwj

回复 2# jxjxhwx


    谢谢解答，我大概理解了。是不是说一样的偏执电流和宽长比之下PMOS的gm更低，NMOS更高，所以NMOS放在第二级，PMOS放在第一级，根据（gm6/gm1）=K*（CL/Cc）,这样就能获得更小的Cc（简单地说就是需要更小的补偿电容），这样第一级电流不变，SR升上去了。
    但是如果我让第一级NMOS，第二级PMOS，只要gm的比例做到第一种方式那样的比例不是也能把Cc降低下来吗？SR不是也可以升上去吗？

weidianwj

回复 5# jxjxhwx


   
    那样是不是增益就小了？看来有得就有失是吧？

weidianwj

回复 9# selfsalvation04


    ken martin的书里讲运放的那一章说的，你在论坛上一搜就有

weidianwj

回复 2# jxjxhwx


    这两天突然想到一个问题，如果在一样的偏置电流下，若要得到相同的gm，输入管输入管分别使用NMOS和PMOS，NMOS应该比PMOS宽长比更小才对，补偿相同的gm，米勒电容Cc应该也是相同的，这样SR=I/Cc也是相同。所以得到结论应该是，为了得到相同的SR，输入管使用NMOS比PMOS应该宽长比更小。所以我觉得你的解释单单从第一级解释是说不通的。不知道你是否同意我的说法？
    但是我觉得Martin的书上讲的是对的，这个问题应该从两级的角度考虑：第一级输入使用NMOS，第二级输入就需要使用PMOS，如果第一级使用PMOS那么第二级就要使用NMOS。
    接下来，根据Sansen老师的书上的公式gm6/gm1=(CL/Cc)*4,其中gm6为第二级输入管的gm，CL一般是Cc的2.2倍左右，那么从定性的角度上讲，第二级的gm6大约为gm1的8.8倍，然而我们知道如果我们设计时采用Vdsat=200mV（不考虑短沟道效应），那么为了获得8倍gm我们需要I也变为8.8倍（gm=2I/Vdsat），这样如果我们假设第一级与第二级Vdsat是一样的，那么理论上我们需要第二级为第一级电流的8倍。
    综上分析，我们现在做一个假设，在这个假设中我们采用控制变量的方法，固定所有值，仅仅使输入管类型可以改变：两级OTA设计，负载电容CL，为了稳定性考虑我们设计gm6/gm1=(CL/Cc)*4约为8.8（gm6为第二级输入管跨导），假设Cc也是固定的（SR固定了），并设第一级输入电流为第二级的1/8.8,并且假设Vdsat=200mV，我们唯一需要改变的仅仅是两级输入管的类型：
1.NMOS作为第一级的输入管，PMOS作为第二级，此时我们算出NMOS的宽长比为a1，PMOS宽长比为b1，假设μn=3μp，b1=3*8.8a1=26.4a1。
2.反之，如果第一级用PMOS，第二级用NMOS，第一级PMOS宽长比为3a1，第二级MNOS宽长比为8.8a1。
    这样看，第二种情况必然比第一种情况更好，当然我们的假设是建立在其他一切条件相同的条件下。若我们当初的假设中宽长比固定，电流可变，那么算出的结果将会是，第二中情况的功耗更小。
    如果考虑单级情况，抛开noise和衬底偏置效应的问题不谈，负载电容固定不变，仅考虑SR和gm折衷的问题，我觉得NMOS比PMOS更好。
    希望你能反驳我的说法，呵呵

weidianwj

回复 26# jxjxhwx


    好的