4.3 共模响应在线视频

各位好

在这一节中

我们会接着上一节的内容继续讨论一下

对于差分放大器的共模响应

共模响应

对于差分电路来讲

差分电路对共模扰动影响具有抑制作用

理想差分电路的共模增益是零

那么在实际情况中

电路既不可能完全对称

电流源的输出电阻也不可能为无穷大

因此共模输入的变化会或多或少传递到输出上

那么我们来解释一下

我说到的两点

第一个　电路为什么不可能完全对称呢

因为很简单

我们的电路在生产和制作的过程中

由于你的不同的位置

不同的时刻

不同的工艺

或者工艺之间的偏差

纵然你再认为它是完全对称的

它也一定会有大的或者是小的不对称

第二　输出电阻也不可能是无穷大

这个不用说了

我们知道

就是我们的沟道调制效应

也就是这个λ所导致的

第三个　电阻也就是负载的电阻也不可能

完全对称

为什么呢

因为

同样是由于工艺导致的

比如说金属层的厚度不一样

那么它的电阻的阻值包括

绝缘层的厚度不一样

氧化层的厚度不一样

它的阻值也或多或少会有差别

下面我们看一下

电流源具有有限电阻{\u1}R{\fs10\u0}SS{\r}的差分对的共模增益

首先我们看到

这是最基本的电路图

然后通过等效

我们会得到这么一个电路图

现在我们看一下

当这两个电路进行等效

也就是处于一种并联的关系的时候

电路会如何产生变化

首先我们看到

{\u1}M{\fs10\u0}1{\r}和{\u1}M{\fs10\u0}2{\r}经过并联以后

相当于得到了一个两倍的{\u1}M{\fs10\u0}1{\r}

或者两倍的{\u1}M{\fs10\u0}2{\r}

假设{\u1}M{\fs10\u0}1{\r}和{\u1}M{\fs10\u0}2{\r}相等的话

所以它是{\u1}M{\fs10\u0}1{\r}加上{\u1}M{\fs10\u0}2{\r}

也就是说管子的尺寸

如果{\u1}M{\fs10\u0}1{\r}是W除以L

{\u1}M{\fs10\u0}2{\r}是W除以L的话

那么对于这个管子就是两倍的W除以L

电阻并联

当然就是1/2{\u1}R{\fs10\u0}D{\r}

所以这个时候

我们可以看到

它的增益

根据我们前面所讲到的

带源极负反馈的共源放大器

那么增益

我们忽略所有的二级效应

比如说衬底调制

比如说沟道调制

我们就会得到

负的1/2{\u1}R{\fs10\u0}D{\r}

这是电阻

除以

2倍的1/{\u1}g{\fs10\u0}m{\r}

因为现在你有两个管子

所以{\u1}g{\fs10\u0}m{\r}变为以前的2倍

加上

{\u1}R{\fs10\u0}SS{\r}

所以这个就是我们正常情况下的共模增益

电路不对称且尾电流源的输出电阻为

有限值的时候

输入共模电压变化对电路的影响有两方面

如我们刚才所讲的

第一个是负载的电阻不匹配

也就是它们两个之间{\u1}R{\fs10\u0}D{\r}和{\u1}ΔR{\fs10\u0}D{\r}

第二种是差分管的不匹配

这两种不匹配都会导致

我们任何一个差分放大电路

它也不可能是全差分的

它既有差模部分也会有共模部分

总之

差分对的共模响应取决于尾电流源的输出电阻

和电路的不对称性

所以这两点

所以我们要记住

当在工艺方面

我们的电路不对称性

无法再提高的时候

那么唯一能做的就是

增大输出电阻

比如说采用共源共栅结构的电流源

就会使得输出电阻增大{\u1}g{\fs10\u0}m{\r}乘以{\u1}R{\fs10\u0}o{\r}倍

同样

在我们实际的设计中

如何解决电路的不对称性呢

这个就会提及到

关于集成电路板图的一些艺术和技术

我们在这个地方就没有办法讲的更深

但是未来

当大家从事集成电路设计工作的时候

你们就会看到

我们在板图中需要有很多的　能够注意的

方法　技术和设计方案

从而使得电路的不对称性能够大大的降低

那么这两种非理想性

所表现出来的两方面的影响包括

第一　对称电路的输出共模电平的变化

第二　输入共模电压变化在输出端产生的

差模分量

因此

我们常常用

共模抑制比的这个概念来去描述

一个电路它对共模信号的抑制的好坏

或者说描述一个差分电路它的理想程度

CMRR也就是Comon　Mode　Rejection　Ratio

共模抑制比

用来表示这个差分电路的理想程度

那么{\u1}A{\fs10\u0}DM{\r}指的是差分信号电压的增益

{\u1}A{\fs10\u0}CM-DM{\r}指的是共模到差模的转换

这就是本节课的内容