模拟集成电路设计系列博客——4.1.2 全差分积分器

发布时间 2023-11-20 22:56:26作者: sasasatori

4.1.2 全差分积分器

在集成电路应用中有时我们需要全差分信号。如之前我们在全差分放大器章节讨论过的,全差分电路具有更好的抗噪和抗失真性能。全差分跨导器具有两个输出,一个正极输出(施加正输入电压时电流流出)和一个负极输出(施加正输入电压时电流流入)。由于有着两路输出,全差分积分器可以用两种方式实现,如下图所示:

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需要注意的是(a)结构的积分器只需要(b)结构四分之一大小的电容来取得相同的单位增益频率。尽管第一眼看上去(b)中电容的增大是一个缺点,但需要注意的是全差分电路是需要共模反馈的,这是因为差分信号可以通过连接在滤波器的反馈网络中从而保持稳定,但共模信号如果没有一个反馈电路控制的话,就会产生任意的漂移。既然有了共模反馈,设计者就必须得考虑共模反馈电路的稳定性。由于由于主极点补偿常用在输出节点上连接的电容来稳定共模网络,(b)结构具备的优势就是输出节点上的电容\(2C_1\)也可以用于主极点补偿的目的。同时,考虑到(a)中的电容必须通过集成电容来实现,因此上下极板会存在寄生电容。由于下极板寄生电容可能会很大(大到电容值的20%),为了保持对称,\(C_1\)一般要通过两个并联的电容来实现,如下图所示。

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我们让两个电容的并联组合来形成电容\(C_1\),在考虑到寄生电容\(C_p\)的影响,可以求出输出电压为:

\[V_o=\frac{G_mV_i}{s(C_1+C_p/2)} \tag{4.1.8} \]

因此,我们发现寄生电容会影响积分器的参数,因此必须被纳入考虑。