解析低电压CMOS运放的设计及电流转换型低功耗

1、低电压、低功耗CMOS运放的设计

低电压、低功耗CMOS运放的设计并不困难，它与一般CMOS运放区别不大，这里介绍一种电流可关断的，低功耗CMOS运放电路，其电路结构与参数如图3.4-8所示，该电路的电源电压士1.5伏，静态电流约9微安，故功耗只有27微瓦。它是二级放大电路，输入级由MN1，MN2，MP3和MP4构成的差分放大器，第二级为MP9和MN10组成共源放大器；为增大输出级的负向输出能力，增加了MP6~MP7和MN8等MOS管；当差分放大器输出端③电压增大时，输出端电压变负，与此同时，MP5电流减小，MP6，MP7，电流增大，节点⑥电压上升，MN10电流增大，从而增强了负向输出能力。低电压、低功耗CMOS运放。反之，当节点③电压下降时，输出电压增大，与此同时，节点⑥电压下降，MN10电流减小，增大了正向输出能力，因此输出级电路实际上是推挽

式放大器，故它有较强的正、负向驱动能力，且静态功耗较低。电路中的MP1s5、MP16、MN18、MN17，和MN10构成电流控制电路。当A 点接低电位（Vss）时，MP15、MP16导通，MN16截止，由于MP16导通，使偏置电路MP14、MN11电流为零，MN17、MN16导通，从而使MN12、MN11，和MN10截止。因MP10导通，也使MP6~MP7截止。这样，电路处于截止状态，当A 点接高电位（VDD）时，电路处于正常工作状态，这时电流控制电路MP15、MP16，MN17，和MN18处于截止状态，MN18处于导通状态。低电压、低功耗CMOS运放。该电路的开环增益大于1000，图3.4-8电路管子的宽长比列于表3.4-8。

2、电流转换型低功耗CMOS运放

这里再介绍一种电流转换型低功耗CMOS运放，其电路如图3.4-9所示。它是典型的电流转换型运放，将输入电压转换成电流，此电流经电流源电路放大后，送到输出端。

现对图3.4-9电路的工作原理作些说明。它是电流转换型低功耗CMOS运放，M1~M4为差分放大器，它将输入信号电压转换成电流；为电流源电路，它将输入级的电流经一定放大后送到输出级；M7~M9为输出级电路，它将输出电流转换成电压输出；M12、M14、M15和M16提供输出管M9，M10栅极的直流偏置电压；M11为偏置电路。在静态条件下，M6和M7的电流同，使输出电压为零。当正向输入信号作用于M1的栅极时（M3的栅极接地），M1管电流增大，M3管电流减小，通过电流源电路M7电流增大，M8电流减小，这样在输出端获得与M7，M8二管电流差值成正比的负向

输出电压，当负向输入信号作用于M1的栅极时（的栅极接地），在输出端获得与M8、M7二管电流差值成正比的额正向输出电压。低电压、低功耗CMOS运放。为获得较高的电压增益，输出级（M7~M10）采用共深共栅电路，以提高输出阻抗，但输出动态幅度减小。该电路的主要参数列于表3.4-9。图3.4-9电路管子的宽长比列于表3.4-10。

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