失配导致高的Vos和低的CMRR。失调电压Vos会导致放大器产生大的误差,大的失调电压会严重限制信号的可测精度。
失调电压Vos可以定义为:使得运放输出电压Vout为零时的两输入端电压差。导致失调电压产生的因素主要有两个:系统、随机。
下面两幅手稿图采用反相放大器给出Vos与输出电压之间关系;采用电阻负载的简单差分对分析了Vos产生的原因,并给出减小Vos的方法,解释说明了为什么input pair工作在弱反型区。
图1 反相放大器的Vos和电阻负载差分对在负载电阻存在失配时的Vos
图1 电阻负载差分对在负载电阻R、输入对管M1,2管的Vth、W/L、工艺因子K存在失配时的Vos
在一些超低功耗运放设计中,PMOS做输入对管工作在弱反型区内时,Vgs-Vth的值可达到上百mV以上! 仅供参考。
额外小结:运放通常用PMOS做输入对管,原因是PMOS器件的1/f噪声比NOS要低(因为PMOS管运输空穴是在距离硅-氧化物界面一定距离的地方,它俘获和释放载流子的概率比较小), 而且PMOS做输入对管时共模电压可以到地轨。
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