chuong 4 vi sai

8/17/2019 Chuong 4 vi sai

1/29

Differential Am lifier

Single Ended and Differential Operation

‐Differential Pair with MOS loads

1


2/29

1.Tín hiệu vi sai

Tín hiệu đơn cực: tín hiệu được đo ở 1 điện th ế c ố định,thôngthường là so với mặt đấ t

“ nhau” xung quanh 1 điện th ế c ố định

Điện th ế “trung tâm” của tín hiệu vi sai được gọi là mức “common‐

2

mo e


3/29

Ư u đ i m 1 : t bị ảnh hưở ng của nhi u do môi tr ườ ng. T ại sao?

Tron hình a ,n ế u V bi ế n đổi 1 lượn V,khi đó V tha đổi 1 khoảng tương tự,đầu ra luôn bị ảnh hưởng bởi nhi ễu trên VDD.

Trong hình (b).N ế u mạch điện là đối xứng,nhi ễu trên VDD tác

X Y X‐ Y out. 4.3(b) có khả năng ch ống nhi ễu t ốt hơn

3


4/29

Single Ended Signal:

‐ Do tụ điện hình thành giữa các

dây d ẫn nên dây nhi ễu ở ngõ ra

Differential

Signal:

‐ Nhi ễu tác động vào tín hiệu ngược chi ều nên có khả

.

4


5/29

Ư u đ i m 2: làm t ăng giá tr ị đ i ện áp dao động

Điện áp đầu ra dao động lớn nh ấ t tại X hoặc Y b ằng VDD‐(VGS‐VTH),

5

n, x‐ y n p ao ng n n ng . DD‐ GS‐ TH


6/29

Ư u đ i m 3: Phân cự c đơ n gi n hơ nĐộ tuy ế n tính cao hơ n

6


7/29

2. Cặp vi sai

Mạch vi sai : Nhạy với tín i u ngõ v o. T c ngõ ra

không đối xứng, d ễ méo Cặp vi sai : Ít phụ thuộc hơn

so với mạch vi sai .

7


8/29

Phân tích định lượng

8


9/29

Mức ngõ ra lớn nh ấ t và bé nh ấ t được xác định rõ và nó ít phụ thuộc vào input CM: VDD và VDD‐ RD ISS

‐ độ d ốc của Vin1‐Vin2) đạt max khi Vin1=Vin2

9


10/29

Common mode behavior

Ở ch ế độ Common mode :

M3 in saturation

10


11/29

Với M1 và M2 hoạt động trong mi ền bão hòa

Mức dao động ngõ ra :

=>Để tăng mức dao động ngõ ra, ta có th ể giảm Vin,CM

11


12/29

Phân tích định lượng

Giả sử M1 và M2 n ằm trong mi ền bão hòa:

Bình Phương 2 v ế , Khi Ta có :

12


13/29

Vi ế t lại

Bình hươn 2 v ế và chú :

Ta có :

13


14/29

Đặt :

Đạo hàm 3 theo Vin ta có:

Với

Từ :

14

Vậy độ lợi áp vi sai ở Tín hiệu nhỏ là :


15/29

Drain currents and overall transductancce

15


16/29

∆ID vs ∆VD

16


17/29

Differential Pair: Small Signal Gain

Ở Đi ều ki n cân b ằn :

Với Gm là độ h ỗ d ẫn của M1 và M2

17


18/29

Tính độ lợi tín hiệu nhỏ b ằng x ế p ch ồng

Đặt Vin2=0 .M1 đặt trong t ầng CS với tải trở

Bỏ qua hiệu ứng thay đổi chi ều dài kênh d ẫn và hiệu ứng thân, ta có

18


19/29

Thay M1 b ằng công thức thevenin

Từ 5 và 6 ta có :

19


20/29

20


21/29

Mô hình nửa mạch ( Half circuit)

Mạch vi sai tương đối đối xứng nên ta có th ể sử dụng mô hình nửa mạch trong tính toán

Ngõ vào vi sai dao động làm cho điện áp ở P không còn c ố định nữa

21


22/29

Trong trường hợp Vp c ố định, ta có th ể coi đi ểm P như là 1 AC ground. Và mạch bị chia làm 2 nửa

22


23/29

The Half Circuit : Example

23


24/29

Chuy ển từ ngõ vào tùy ý qua cặp vi sai

24


25/29

25


26/29

Đáp ứng common mode với ngu ồn dòng không lý tưởng

26


27/29

Đáp ứng CM với mismatch Rd

27


28/29

Đáp ứng CM với ảnh hưởng mismatch M1 và M2

28


29/29

Common mode rejection ratio

29

chuong 4 vi sai

Documents