详解CMOS功率运放输出级电路工作原理图

信息来源: 时间:2021-1-31

详解CMOS功率运放输出级电路工作原理图

1、CMOS输出电路原理

图3.7-6是CMOS功率运放输出级电路的原理图。它的工作原理与图3.7-1电路和图3.7-2电路的工作原理基本相同,但其性能优于图3.7-2电路。

CMOS输出电路

图中放大器A1与输出管M1构成全负反馈放大器,其正向输出增益为1;放大器A2与输出M2构成全负反馈放大器,其负向输出增益也为1。在静态条件下,M1和M2均处于截止状态,这时输出电路由M5和M6来承担,其静态电流由M2、M4偏置电路来提供。为了保证在静态条件下,M1和M2截止,因此在设计A1和A2放大时,人为地引入失调电压Vos(使A1和A2放大器的输入差分对管的宽长比略有差异)。CMOS输出电路。A1放大器失调电压使A1,输出端处于高电位。A2放大器的原理图的失调电压使A2输出端处于低电位,这样,在静态条件下,M1和M2均处于截止状态,从而减小静态功耗。当A1和A2放大器输入端的负端为正向输入信号时,A1输出电压变低,使M1导通,这时A1与M1构成增益为1的负反馈放大器,正向输出电流大部分由M1提供,M5只提供一小部分。与此同时,A22放大器的输出端仍处于低电位,M2管继续保持截止。CMOS输出电路。当A1和A2放大器输入端的负端为负向输入信号时,A2与M2构成增益为1的负反馈放大,吸入电流大部分流入M2,而只一小部分流入M6,而M1处于截止状态。所以从A1和A2输入端的负端看,该输出级电路为甲、乙类推挽放大器,且增益为1。

2、CMOS功率运放实际电路

A1放大器的实际电路图如图3.7-7所示。

图中M1、M2、M4和M55构成输入级差分放大器,M9为输出级电路(即图3.7-6中的M1管),Cc为频率补偿电容。当正向输入信号作用于M1管的栅极时,M2、M4和M6管电流减小,M9的栅极电位下降,其输出电流由M9流向负载,随着输入信号的增大,M9管的输出电流也随之增大。CMOS输出电路。在正向输入信号作用下,M13、M14和M16均处于截止状态,对电路的工作状态不产生任何影响,但当作用于M1的栅极也即M13的栅极是负向输入信号、且大于M13管的阈值电压时,M13管导通,其电流通过M14,这样M15也随之导通,其电流流过M4,使M14,和M6管电流增大,M9管的栅极电位上升而处于截止状态。CMOS输出电路。由上讨论可知,图3.7-7电路只对正向输入电压进行放大,且构成增益为1的负反馈放大器,其输出电流由M9管提供。当负向输入信号作用于该电路时,M9管截止。

CMOS输出电路

A2放大器的电路形式与A2相同,只要将A1放大器中的n沟MOS管换成P沟MOS管,而P沟MOS管换成n沟MOS管即可,A2的实际电路图可参看图3.7-8。

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