为什么两级运放第一级输入对管用PMOS更好？

liiru

起初我也一直认为是考虑到噪声的缘故，今天第一次听说到跟SR的关系。不错不错

faithzy

一片茫然！！！学习！！！

whulaisla

PMOS input也和CMRR，offset有关。

万水之源

学习了

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

cicizn

回复 25# weidianwj


   在同样偏置电流下，看得到同样的gm时PMOS和NMOS哪个尺寸更大，得看是否关心过驱电压Vov吧？我之前做过的设计，为使管子在饱和区且不靠近饱和区边缘，再考虑管子匹配，Vov取值范围基本固定在0.2-0.3左右，gm=2ID/Vov，因此ID和Vov都固定时P管和N管跨导就固定了，那得到同样的gm自然是PMOS尺寸大。如果Vov不用固定随意取，那在固定偏置电流时 gm正比于[u*Cox*(W/L)*ID]^-0.5，P管迁移率up低，得到同样大小的gm时尺寸更小

youngs

回复 25# weidianwj


   两级运放第二级CLASS AB

这种结构岂不是NMOS更好？

神采-飞扬

为什么全给屏蔽了呢