高增益的差动放大器,通常在闭环(负反馈)下使用。
电阻负载差动放大器:
M1和M2是共源放大管,M3是电流镜的一部分,给M1和M2提供恒定的偏置电流,称为尾电流源。RD是负载电阻。
为了使左右两边电路完全对称,放大管M1和M2的特性应尽可能保持一致(包括尺寸相同,并且在版图设计时应考虑两个管子的匹配,以保证阈值电压相同)。
共模输入-输出特性曲线(截止区~饱和区):“
小信号差动增益与共模输入电压之间的关系:
差模小信号等效电路:
对于差动交流小信号而言,由于左右两边电路完全对称,电路的相连结点(S)可看作是“交流接地”,即vs=0。 因此M1和M2的体效应不影响差动放大器的小信号特性。
共模小信号特性:
二极管负载差动放大器:
电压增益较低,但电压增益的线性度好,另外具有较低的输出电阻和较好的高频特性(频带较宽,通常用作放大器或比较器的输入级,以提高动作速度)。为了提高电压增益,可减小M3和M4的宽长比,但将导致|Vgs3,4|增加,从而使输出电压的摆幅减小。
电流源负载差动放大器:
两级运算放大器设计实例: