位置:51电子网 » 技术资料 » 其它综合

一种BiCMOS工艺的AB类自适应偏置输出级

发布时间:2008/6/3 0:00:00 访问次数:424

  (1.重庆邮电学院 重庆 400065;2.信息产业部电子二十四所 重庆 400060)

   :介绍了一种采用bicmos工艺技术制造的具有较大的驱动能力、转换速率和较低的功耗的ab类输出级。他是利用跨导线性原理实现自适应偏置的ab类输出级。通过对这种结构的工作原理,结构特点的分析,仿真得出电阻负载为2 kω,电容负载为100 pf时的最大上升、下降转换速率分别为40 v/μs和30 v/μs;在±15 v的电源下,静态功耗小于10 mw。
关键词:模拟集成电路;跨导线性原理;专用集成电路;放大器

1 引 言
  通常设计运算放大器的输出级时,要考虑他的驱动负载能力、输出动态幅度、输出阻抗以及频率特性。好的输出级电路应具有强的驱动能力、底的输出阻抗、大的输出幅度和较好的频率特性。
  在bicmos电路中,由于bicmos工艺可以很方便地制造出双极晶体管,所以常采用如图1所示的射极输出级电路形式,此时m1只是用作恒流源作为q1的直流偏置。他的正向驱动能力,取决于输出管的跨导,在负向输出时,m1必须用作负向驱动管。由于负向工作的mosfet同正向工作的bjt的传输特性不一样,输出电压的上升和下降速率是不同的,另外此类电路属于甲类状态,静态功耗较大。

  为了改善输出电流驱动能力的对称性还有一种常用的改进型电路如图2所示,他加了一级cmos共源放大器,提供一定的电流增益,并将输入信号方向加到q1的基极,m3所加信号与输入信号同向,当输出电流负向变化时,输入信号正向变化,从而使m3的电流吸收能力得到扩展,改善了电流驱动能力的对称性,但是这种电路的输出电阻比较大,同时下拉负载管m3在正向输出时无法关断,所以功耗较大,难以适应大电压摆幅,大电流输出的情况。

  针对以上情况,因此需设计新增运算网络f,如图3所示,这样才能保证正、负向的传输特性一样,克服零点失真。

  下面来求网络f的运算函数,正向输出时,其传输特性为:

  设计ab类输出级的重点及难点就是设计出满足速度、功耗要求的运算网络f,本文提出利用跨导线性原理建立运算网络f的一种强驱动能力的ab类bicmos输出级。他具有负向输出摆幅大、静态功耗小、输出效率高、建立时间短、正负向电流输出能力一致的优点。

2 输出级分析与设计
  在分析ab类bicmos输出级原理前,先来推导一个重要公式。众所周知,三极管在线性放大区工作时,若假定三极管的β>>1其vbe与集电极ic的关系可表示为: 

其中:is为三极管发射极反向漏电流,且:

其中:q是电子点荷;a是发射极面积;dn是基区中少数载流子的平均扩散系数;ni是硅材料的本征载流子浓度;wb是基区宽度;na是基区受主杂质浓度。
  在包含n个pn结的闭环(简称tl环路)中,用某种方法使结正向导通,结电压vbe之和应等于0,结合式(4)和式(5)即得:

  式(6)中在所有项均出现热电压vt,可以假定所有结的vt都相等。考虑到ln(1)=0,且is∝а,式(6)可改写为:

  (1.重庆邮电学院 重庆 400065;2.信息产业部电子二十四所 重庆 400060)

   :介绍了一种采用bicmos工艺技术制造的具有较大的驱动能力、转换速率和较低的功耗的ab类输出级。他是利用跨导线性原理实现自适应偏置的ab类输出级。通过对这种结构的工作原理,结构特点的分析,仿真得出电阻负载为2 kω,电容负载为100 pf时的最大上升、下降转换速率分别为40 v/μs和30 v/μs;在±15 v的电源下,静态功耗小于10 mw。
关键词:模拟集成电路;跨导线性原理;专用集成电路;放大器

1 引 言
  通常设计运算放大器的输出级时,要考虑他的驱动负载能力、输出动态幅度、输出阻抗以及频率特性。好的输出级电路应具有强的驱动能力、底的输出阻抗、大的输出幅度和较好的频率特性。
  在bicmos电路中,由于bicmos工艺可以很方便地制造出双极晶体管,所以常采用如图1所示的射极输出级电路形式,此时m1只是用作恒流源作为q1的直流偏置。他的正向驱动能力,取决于输出管的跨导,在负向输出时,m1必须用作负向驱动管。由于负向工作的mosfet同正向工作的bjt的传输特性不一样,输出电压的上升和下降速率是不同的,另外此类电路属于甲类状态,静态功耗较大。

  为了改善输出电流驱动能力的对称性还有一种常用的改进型电路如图2所示,他加了一级cmos共源放大器,提供一定的电流增益,并将输入信号方向加到q1的基极,m3所加信号与输入信号同向,当输出电流负向变化时,输入信号正向变化,从而使m3的电流吸收能力得到扩展,改善了电流驱动能力的对称性,但是这种电路的输出电阻比较大,同时下拉负载管m3在正向输出时无法关断,所以功耗较大,难以适应大电压摆幅,大电流输出的情况。

  针对以上情况,因此需设计新增运算网络f,如图3所示,这样才能保证正、负向的传输特性一样,克服零点失真。

  下面来求网络f的运算函数,正向输出时,其传输特性为:

  设计ab类输出级的重点及难点就是设计出满足速度、功耗要求的运算网络f,本文提出利用跨导线性原理建立运算网络f的一种强驱动能力的ab类bicmos输出级。他具有负向输出摆幅大、静态功耗小、输出效率高、建立时间短、正负向电流输出能力一致的优点。

2 输出级分析与设计
  在分析ab类bicmos输出级原理前,先来推导一个重要公式。众所周知,三极管在线性放大区工作时,若假定三极管的β>>1其vbe与集电极ic的关系可表示为: 

其中:is为三极管发射极反向漏电流,且:

其中:q是电子点荷;a是发射极面积;dn是基区中少数载流子的平均扩散系数;ni是硅材料的本征载流子浓度;wb是基区宽度;na是基区受主杂质浓度。
  在包含n个pn结的闭环(简称tl环路)中,用某种方法使结正向导通,结电压vbe之和应等于0,结合式(4)和式(5)即得:

  式(6)中在所有项均出现热电压vt,可以假定所有结的vt都相等。考虑到ln(1)=0,且is∝а,式(6)可改写为:

相关IC型号
版权所有:51dzw.COM
深圳服务热线:13692101218  13751165337
粤ICP备09112631号-6(miitbeian.gov.cn)
公网安备44030402000607
深圳市碧威特网络技术有限公司
付款方式


 复制成功!