4.5 Amplificador Diferencial

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1 4.5 mplificador Diferencial mplificadores diferenciais são sensieis a diferença enre duas ensões de enrada; i1 i2 mp. Dif. i o1 i o2 o1 o2 /2 /2 mp. Dif. i o1 i o2 o1 o2 Sinal diferencial i ( o) d i ( o)1 i ( o)2 ic Sinal de modo comum i( o) c i( o)1 i( o)2 2 Gray, Hurs, Lewis, Meyer: nalysis and Desin of nalo Ineraed Circuis, Wiley, 21. TE 823 Projeo de CIs nalóicos 1

2 /2 ic /2 Diff. mp. i o1 i o2 o1 o2 dm dm cm od oc od oc ic ic dm dm cm cm dm cm cm dm cm ic oc ic od ic Idealmene, odos s exceo dm são iuais a zero CMRR dm cm Gray, Hurs, Lewis, Meyer: nalysis and Desin of nalo Ineraed Circuis, Wiley, 21. TE 823 Projeo de CIs nalóicos 2

3 Comenários Faixa de modo comum na enrada: faixa das ensões dc de modo comum na enrada para maner os ransisores em sauração. Correne de offse na enrada: desprezíeis em CMOS. Tensão de offse na enrada : ensão diferencial na enrada para ober ensão iual a zero na saída. Slew rae: Máxima de ariação na saída para uma ariação de randes sinais na enrada. TE 823 Projeo de CIs nalóicos 3

4 Par diferencial MOS nálise de primeira ordem : Fone de correne eal & em sauração I 1 & independenes da ensão do dreno I I I 1 2 I I I 1 2 T OD V V V G1 G2 n n n 1 2 I I I i S1 S 2 S r1 ir2 Normalização i I / I i I / I T S od OD S i I / I i I / I 1 1 S 2 2 S TE 823 Projeo de CIs nalóicos 4

5 Caracerísica de ransferência V V V V 1 i 2 ln 1 i 1 V P1 SB GB1 T 1 1 P1 n V V V V 1 i 2 ln 1 i 1 V P2 SB GB2 T 2 2 P2 n V VG1 VG 2 i iod i iod i iod i iod 1 1 ln n n V n TE 823 Projeo de CIs nalóicos 5

6 Inersão fraca I 1 I 1 I I V ; ; anh I I n 1 e 1 e V V T n T n T di dv OD T Transconduância mdif m1(2) V 2 I n in 1:1 Curren mirror ou I 1 I 1 I 1 G1 G2 TE 823 Projeo de CIs nalóicos 6

7 Inersão fore in 1:1 Curren mirror ou I1(2) 1 V 1 V 2 V V T sa sa 2 I 1 I 1 for V V n I / I sa T S I 1 G1 G2 mdif di dv OD V 2II n T S m1(2) TE 823 Projeo de CIs nalóicos 7

8 mplificador diferencial com cara aia M 3 I 4 M 4 ssumindo a fone conecada ao subsrao (pwell) I L O M 5 saurado I 1 = C L G1 M 6 M 5 1:1 G2 V ID =V G1 V G2 deermina I 1. I 1 (=I 3 ) é copiada pelo espelho erando I 4 = I 1.. correne de cara I L = I 4 carrea C L aé V O ainir um alor al que I L = (I 4 = ). TE 823 Projeo de CIs nalóicos 8

9 Faixa de modo comum na enrada 1:1 M 3 I 4 M 4 V V V ICM min ICM ICM max I L O V ICM min M 5 sa. C L VDS 5 VX VSS VDSsa 5 G1 G2 X V V V i i I G1 G2 ICM f 1 f 2 T S1(2) V V V n 1 i 2 ln 1 i 1 X ICM T N 1 f 1 f 1 M 6 M 5 1:1 V V V V n 1 i 2 ln 1 i 1 ICM SS DSsa 5 T N 1 f 1 f 1 TE 823 Projeo de CIs nalóicos 9

10 V ICM max & sa. 1:1 M 3 I 4 M 4 i i I f 3 f 4 T S 3(4) I L O nálise para C L VDS 1 VG 3 VX VDSsa 1 G1 G2 X V V V n 1 i 2 ln 1 i 1 G3 DD T P 3 f 3 f 3 Do sle anerior: V V V n 1 i 2 ln 1 i 1 X ICM T N 1 f 1 f 1 M 6 M 5 1:1 VICM VDD VT P VT N VDSsa1 n1f i f 1 n3f i f 3 F i 1 i 2 ln 1 i 1 TE 823 Projeo de CIs nalóicos 1

11 nálise de pequenos sinais G1 1:1 M 3 M 4 I 4 i O C L G2 Ganho de ensão diferencial G m i IT Gm m 1 m2 1 i f 1 n R 1 ds2 ds4 R VD m1 m1 ds2 ds4 VD i erra ac p/ sinal diferencial TE 823 Projeo de CIs nalóicos Resposa em freqüência VD ds1 m1 ds2 Freqüência de anho uniário (produo GB): 1 1 sc L R O u m 1 11 C L

12 CMRR Y M 3 M 4 I 4 O i i1 C L i2 CMRR 2lo / G c i o db ic o d c TE 823 Projeo de CIs nalóicos 12

13 m3 d3 y m 1 i1 x d 4 d1 d 2 x m4 i y m2 i 2 x o ds1 ds1 ds2 m1 m1 m2 ds1 ds1 ds3 m3 x y m1 m1 m2 i1 i 2 i m4 m3 ds3 y o x TE 823 Projeo de CIs nalóicos 13

14 sisemáica randômica Y M 3 M 4 I 4 i O i1 C L i2 1 Gc 1 1 CMRR G CMRRs CMRRr 1 CMRRs d dl 2 mi ml 1 CMRRr 2 mi m2 m 1 di d2 d1 ml m4 m 3 di ml mi di di mi mi ml mi mi di mi i: inpu l: load K. Laker and W. Sansen: Desin of nalo Ineraed Circuis and Sysems, pp : Relaion beween random offse and CMRRr TE 823 Projeo de CIs nalóicos 14

15 Tensão de Offse Y M 3 M 4 I 4 i O Tensão de offse V OS = V ID =V G1 V G2 para i = com = y V V V V V V T 1 T 2 TN T 3 T 4 TP I I I I I I S1 S 2 SN S3 S 4 SP i1 i2 IT I SN mp IT I VOS VTN VTP 2 I 2 I mn SN mn mn SP SP TE 823 Projeo de CIs nalóicos 15

16 Slew Rae G1 M 3 M 4 I 4 i O Y C L G2 Slew rae: Máxima axa de ariação da ensão na saída para uma ariação de randes sinais na enrada. o VG1 VG 2 Vsa io IT CL d o VG1 VG 2 Vsa io IT CL d d d o max IT C L d d TE 823 Projeo de CIs nalóicos 16

17 Slew rae Y M 3 I 4 M 4 i O C L G1 () SR SR o () G1 G2 TE 823 Projeo de CIs nalóicos 17