Orcad\/Pspice電路設計：[5]差分放大器?

在這一系列之前的經驗裡我們講了如何提取手工估算MOSFET的引數，這次經驗中將掌握差分放大器的設計原理及計算方法，使用Orcad來設計差分放大器電路，滿足在電源電壓為2.7V，ICMR=1~2V ，訊號源內阻Rs=2K的前提下，要求 Ad>100，GB>3MHz ，SR>5V/us，CMRR>80dB

設定電路偏置電壓及器件寬長比

新建工程，繪製電路圖

確定尾電流IdN1

根據IdN1≥SR*Cl=5V/us*3pF=15uA

所以取IdN1=151uA

求MN1的寬長比（１）

∵ICMR：1~2V

∴Vin=（1V+2V）/2=1.5V

∵VdsatN1=Vin-VonN2+VthN2，且設VonN2=0.2V

∴VdsatN1=1.3V-VthN2

掃描Vth與Vbs的關係，結果如圖

∴設定VdsatN1=0.6628mV

求MN1的寬長比（２）

設VonN1=0.2V

∴Vb=VonN1+VthN1=0.2V+0.4547V=0.6547V

設定L=4u，掃描MN1的寬，使IdN1=15uA，掃描結果如圖

∴MN1的寬w=27.735u

求MN2(3)的寬長比

∵MP1(2)只要有電流就飽和

∴預設MP1(2)的寬長比為100u/2u

又∵VonP1(2)=0.2V

∴設定VdN2=Vcc-VthP1-VonP1=2.7V-0.67V-0.2V=1.83V

設定VdsatN1=0.6628mV，L=4u，掃描MN2的寬，使IdN2=7.5uA，掃描結果如圖

∴MN2(3)的寬w=13.097u

求MP1(2)的寬長比

設定VgP1=VdN2=Vcc-VthP1-VonP1=2.7V-0.67V-0.2V=1.83V

設定L=4u，掃描MP1的寬，使IdP1=7.5uA，掃描結果如圖

∴MP1(2)的寬w=30.40u

模擬

進行Bias Point模擬

各級偏置電壓電流沒有問題

進行AC sweep模擬

Ad=44.171dB>20dB，GB=4.4157M>3M，滿足要求

模擬共模增益

Ac=-49.647dB

∴CMRR=DB(Ad)-DB(Ac)= 44.171dB+49.647dB=93.818dB>80dB，滿足要求