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。

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。

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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