電荷泵型LED驅動(dòng)器的CMOS誤差放大器設計

第一級偏置模塊由M13，M14，M15組成，IBIAS是一個(gè)高精度溫度補償基準電流源，M11，M12，M15組成電流鏡結構給全差分運放放大器提供電流。M1，M2是差分輸入對管，以M4，M5管為負載管，放大倍數很小。電阻R1為源級負反饋電阻，用來(lái)增加運放的壓擺率，并提高運放的線(xiàn)性度。M20～M25為輸出共模反饋管，用來(lái)調節運放第一級的共模輸出電平。M4，M6，M7，M8，M9，M10組成共源級放大，采用這種結構是綜合考慮帶寬，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V2點(diǎn)的電壓要求不是很高，這是因為由M20～M25組成的輸出共模反饋管，能夠抑制V2點(diǎn)的噪聲干擾。
第二級放大電路A2是把差分的雙端輸出轉換成單端輸出，這一級決定放大電路的放大倍數，同時(shí)VEA要有合適的電壓擺幅，在整個(gè)工作電壓范圍內都能驅動(dòng)負載。根據圖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(cháng)。
對如圖2所示誤差放大器，主極點(diǎn)位于第一級放大器A1的輸出點(diǎn)。在A(yíng)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)數量級上，兩個(gè)點(diǎn)產(chǎn)生的極點(diǎn)相距較近，為了提高電路的穩定性，通常使用密勒補償電容C1，C2，把這兩個(gè)極點(diǎn)分開(kāi)，得到較好的相位裕度。
由補償前后對比可知，密勒補償電容使兩級間的主極點(diǎn)向原點(diǎn)移動(dòng)，使輸出極點(diǎn)向離開(kāi)原點(diǎn)方向移動(dòng)。在兩級運算放大器電路中引入合適的補償電容，使誤差放大器的相位裕度大為增加，大大提高了系統的穩定性。

2 仿真分析
為了評估所設計電路的性能，對不同工作電壓(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。