低功耗高轉(zhuǎn)換速率CMOS模擬緩沖器

　　應(yīng)當(dāng)指出的是，電壓電平移位器已經(jīng)包含在輸入級(jí)，目的是為了在線性區(qū)和超出輸入信號(hào)范圍到兩端電壓時(shí)，來(lái)驅(qū)動(dòng)M3P和M3N，避免了M1P和M1N分別工作。因此，軌到軌操作在電路輸出端一樣，同樣能在輸入端達(dá)到。

　　所提出緩沖器的動(dòng)態(tài)操作可以通過(guò)在電路輸入支路AB類差分對(duì)的高的驅(qū)動(dòng)能力來(lái)提高。一旦遇到大的正向輸入信號(hào)，晶體管M2P截止，而M2N則吸收大量電流，通過(guò)M4N和M5N鏡像到輸出部分。相反，當(dāng)大的輸入信號(hào)以負(fù)的方向施加時(shí)，晶體管M2N截止，M2P傳送大電流，通過(guò)M4P和MSP拷貝到輸出部分。

　　所提出緩沖器的輸入電容可以通過(guò)等比例減小晶體管M2P和M2N的尺寸。毫不疑問(wèn)，必須指出的是，這些晶體管寬長(zhǎng)比的減小會(huì)導(dǎo)致它們有效驅(qū)動(dòng)能力的降低。除此之外，在這種電路里只有一個(gè)高阻抗的節(jié)點(diǎn)，它的帶寬可能非常大。然而，在輸出節(jié)點(diǎn)具有高輸出阻抗的單增益級(jí)結(jié)構(gòu)非常適合用來(lái)驅(qū)動(dòng)大的電容負(fù)載，假定低電阻負(fù)載能減小緩沖器的整體增益。，因此，它是精確的。

　　圖3 在圖2中模擬緩沖器的直流傳輸特性

仿真結(jié)果：圖2中的模擬電壓緩沖器已經(jīng)在0．35uCMOS工藝設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。工作電源電壓是1．5V，偏置電流是10uA，負(fù)載電容是lOpF。

　　圖3給出了具有失調(diào)電壓的所提出的模擬緩沖器的DC傳輸特性。正如期待的那樣，rail to rail特性達(dá)到了。圖4給出了圖2電路的大信號(hào)瞬態(tài)響應(yīng)。特別指出的是，輸出電壓揭示了高的轉(zhuǎn)換速率是由于在輸入級(jí)的AB類操作。但是，最大電流與通過(guò)輸出晶體管的靜態(tài)偏置電流的大的比率證實(shí)了所提出的方法導(dǎo)致了低功耗和高的驅(qū)動(dòng)能力。

　　對(duì)于DC輸人電壓等于零仿真，開(kāi)環(huán)增益和單位增益頻率大約為54dB和6．1MHz。增益值相對(duì)低是由于電路是單增益級(jí)。增益一帶寬值的是以增加輸入差分對(duì)的偏置電流為代價(jià)的。因此，增大了功耗。對(duì)于2．4VPP 100kHz輸入正弦信號(hào)，可以得到-44.6dB的ATHD．當(dāng)輸入電阻沒(méi)有按比例減小時(shí)，所提出緩沖器的仿真電容要降低32fF。

　　圖4在圖2中模擬緩沖器對(duì)于為2．4VPP頻率為1MHZ方波輸入信號(hào)10pF負(fù)載電容的大信號(hào)瞬態(tài)響應(yīng)

　　a輸入和輸出電壓 b通過(guò)輸出晶體管的電流

　　結(jié)論：提出了減小輸入電容的軌到軌電壓緩沖器。軌到軌操作不僅在電路的輸出端，同樣在電路的輸入端實(shí)現(xiàn)。所介紹電路的AB特性導(dǎo)致了低功耗和高的轉(zhuǎn)換速率，使它很適合驅(qū)動(dòng)大的電容負(fù)載。仿真結(jié)果已經(jīng)提供了該電路的操作。

　　本文作者創(chuàng)新點(diǎn)：提出了減小輸人電容的軌到軌電壓緩沖器。軌到軌操作不僅在電路的輸出端．同樣在電路的輸入端實(shí)現(xiàn)。所介紹電路的AB特性導(dǎo)致了低功耗和高的轉(zhuǎn)換速率，使它很適合驅(qū)動(dòng)大的電容負(fù)載。仿真結(jié)果已經(jīng)提供了該電路的操作。