電荷泵型LED驅(qū)動(dòng)器的CMOS誤差放大器設(shè)計(jì)

第一級(jí)偏置模塊由M13，M14，M15組成，IBIAS是一個(gè)高精度溫度補(bǔ)償基準(zhǔn)電流源，M11，M12，M15組成電流鏡結(jié)構(gòu)給全差分運(yùn)放放大器提供電流。M1，M2是差分輸入對(duì)管，以M4，M5管為負(fù)載管，放大倍數(shù)很小。電阻R1為源級(jí)負(fù)反饋電阻，用來增加運(yùn)放的壓擺率，并提高運(yùn)放的線性度。M20～M25為輸出共模反饋管，用來調(diào)節(jié)運(yùn)放第一級(jí)的共模輸出電平。M4，M6，M7，M8，M9，M10組成共源級(jí)放大，采用這種結(jié)構(gòu)是綜合考慮帶寬，相位裕量和寬電壓工作的需要，V2為共源光柵器件提供合適的偏置，電路對(duì)V2點(diǎn)的電壓要求不是很高，這是因?yàn)橛蒑20～M25組成的輸出共模反饋管，能夠抑制V2點(diǎn)的噪聲干擾。
第二級(jí)放大電路A2是把差分的雙端輸出轉(zhuǎn)換成單端輸出，這一級(jí)決定放大電路的放大倍數(shù)，同時(shí)VEA要有合適的電壓擺幅，在整個(gè)工作電壓范圍內(nèi)都能驅(qū)動(dòng)負(fù)載。根據(jù)圖2可以近似得出誤差放大器的低頻增益：
W和L分別是晶體管的寬和長。
對(duì)如圖2所示誤差放大器，主極點(diǎn)位于第一級(jí)放大器A1的輸出點(diǎn)。在A點(diǎn)放大器有最大的輸出阻抗RA和最大的電容CA。由于第二級(jí)放大器A2的輸出B點(diǎn)和A點(diǎn)的輸出阻抗在同一個(gè)數(shù)量級(jí)上，兩個(gè)點(diǎn)產(chǎn)生的極點(diǎn)相距較近，為了提高電路的穩(wěn)定性，通常使用密勒補(bǔ)償電容C1，C2，把這兩個(gè)極點(diǎn)分開，得到較好的相位裕度。
由補(bǔ)償前后對(duì)比可知，密勒補(bǔ)償電容使兩級(jí)間的主極點(diǎn)向原點(diǎn)移動(dòng)，使輸出極點(diǎn)向離開原點(diǎn)方向移動(dòng)。在兩級(jí)運(yùn)算放大器電路中引入合適的補(bǔ)償電容，使誤差放大器的相位裕度大為增加，大大提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

2 仿真分析
為了評(píng)估所設(shè)計(jì)電路的性能，對(duì)不同工作電壓(2．7～5 V)下的誤差放大器進(jìn)行了仿真，仿真軟件采用Cadence Spectre，仿真模型基于CHRT 0．35 μmCMOS MIXED SIGNAL TECHNOLOGY工藝，仿真條件為25℃下全典型模型。首先，誤差放大器的增益特性如圖3所示，相位特性如圖4所示。