单片CMOS运放偏置及输入级与输出级设计电路图

信息来源: 时间:2021-1-26

单片CMOS运放偏置及输入级与输出级设计电路图

上面介绍的大都是应用于LSI MOS模拟集成电路中的CMOS运放。图3.4-10是单片CMOS运放ICL7613的电路图。CMOS运放电路图。它的功耗电流可在外部进行调节,最小的功耗电流是10微安,最低能使用的电源电压是±0.5伏,因此它是一种微功耗运放。

ICL7613电路由三部分组成,即输入级,输出级和偏置电路。

CMOS运放电路图

1、CMOS输入级

电路的输入级是n沟MOS管M1、M2组成的差分放大级,P沟MOS管M3、M4是它的有源负载,同时实现双端-单端的转换功能。M3、M4的源极接有电阻,以提高M3、M4的等效输出电阻,并可实现失调调零。

2、CMOS偏置电路

该运放的偏置电路由p沟MOS管image.png。以及n沟MOS管image.png组成。M6源极连接大电阻,故它的电流将比M7管小得多。M6的电流用来偏置输入级电路,而M7的电流用来偏置输出级电路,整个电路偏置电流的70%是供给输出级的,所以,M7的电流比M6的电流大。CMOS运放电路图。image.png的电流由image.png的电流源电路提供给输入级,而M7的电流由M13偏置给M10,M10及M12并且起着分流作用,以达到偏置电流调节的目的。当偏置电流IQ调节端接向正电源时,image.png截止,M6的电流很小。与此同时,M11电流较大,即M10、M12的电流较大,从而使M9、M10的电流减小,这使输入、输出级的电流均减小。在该电路设计时,使此时的总电流为10微安左右。当偏置电流IQ调节端接向负电流时,M9电流较大,而M11截止。M10、M12不起分流作用,因此,输入、输出级电流均增大,电路的正电流约1毫安。当偏置电流IQ调节端接地时,电流介于上述两种情况之间,此时电路的总电流为100微安左右。

3、CMOS输出级

输出级电路由M14~M20组成。M19、M20构成共源输出级,它的驱动电路形式在这里作一简要的介绍。电路中M10,的电流由M7,M13米偏置。当M14的栅极电压升高时,其电流下降,故M16提供给M15的电流增加。由于M15、M17组成电流源,因而,M17电流就随之增加。通过M18、M20的电流源作用,使M20的电流增加。与此同时,由于M10与M14栅极连接于同一点,因而,M19的电流也下降。此时电路输出电压向负向变化,它的负载电流将主要由M20提供。CMOS运放电路图。反之,当M14栅极电压降低时,image.png的栅极电压也随之降低,输出电压就向正向变化。这时M14的电流增加,M15电流减小,最终使M20的电流减小。因此,此陆的负载电流将由M10提供。显然,该输出级同时也是电压增益级。输出级中的电容C是须率补偿电容。D1、D2是输出电路的保护管。

当电路外接负载电阻变小时,运放的正向电压摆幅将由正电源电压限制,而负向电压摆幅将受偏置电流限制。因为电路的负向负载电流由M2。提供,它不可能超过电路的总电流。所以,当负载电阻变小时,其负向输出摆幅受到偏置电流的限制。

当该运放的偏置电流发生变化时,电路参数将有相应变化。偏置电流小的时候,输入的噪声电压降低,增益略有提高(其原因在前一章已讲过),此时,电路的转换速率将变小。当偏置电流增加到l毫安时,该电路的转换速率相应增加。

此外,该电路的输入端接有保护电路,图3.4-10中的电阻image.png以及二极管image.png即为此目的而设置的。CMOS运放电路图。当输入感应信号大于正、负电源电压时,二极管就导通。由于它的钳位作用,输入电压就被限制在正、负电源电压范围内。电阻image.png为二极管的很流电阻。

ICL7613的主要参数见表3.4-11。

CMOS运放电路图

联系方式:邹先生

联系电话:0755-83888366-8022

手机:18123972950

QQ:2880195519

联系地址:深圳市福田区车公庙天安数码城天吉大厦CD座5C1

请搜微信公众号:“KIA半导体”或扫一扫下图“关注”官方微信公众号

请“关注”官方微信公众号:提供  MOS管  技术帮助


推荐文章