CMOS音頻功率放大器的旁路電壓控制電路
在該設(shè)計(jì)中,電壓比較器的主要功能在于:比較旁路電壓和基準(zhǔn)電壓的大小,輸出信號(hào)到控制電路以確定是否對(duì)旁路電容進(jìn)行充電。它的電路結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。當(dāng)PD為低電平時(shí)。比較器正常工作。當(dāng)“+”端電壓低于“-”端電壓時(shí),M1的漏電流大于M2的漏電流,多余的電流對(duì)電容Cj(此點(diǎn)到地的等效寄生電容)進(jìn)行充電,M6的柵電壓升高,當(dāng)|VGS6||VTP|時(shí),M6截止,比較器輸出低電平;同理,當(dāng)“+”端電壓高于“-”端電壓時(shí),電容Cj(此點(diǎn)到地的等效寄生電容)放電.M6的柵極電壓降低,M6飽和導(dǎo)通,比較器輸出高電平。本文引用地址:http://www.biyoush.com/article/188295.htm
M8~M12為電流反饋部分。當(dāng)比較器輸出高電平時(shí),開關(guān)管M9和M12均導(dǎo)通,M11和M8組成電流鏡結(jié)構(gòu),當(dāng)M11,M8均處于飽和區(qū)時(shí)電流鏡正常工作且M11,鏡像M8的漏電流并反饋回A點(diǎn),以改變比較器負(fù)向轉(zhuǎn)折的閾值電壓VTRP-,達(dá)到遲滯的目的。
則通過調(diào)節(jié)M11和M8管的寬長(zhǎng)比,可以改變反饋回A點(diǎn)的電流大小,從而改變電路的負(fù)向轉(zhuǎn)折閾值電壓。此時(shí)比較器的正向轉(zhuǎn)折點(diǎn)和負(fù)向轉(zhuǎn)折點(diǎn)不等,比較器電路具有雙穩(wěn)態(tài)特性,其寬度為:
該寬度電壓表明了比較器所允許的最大噪聲幅度。
與文獻(xiàn)中所介紹的利用內(nèi)部電壓正反饋實(shí)現(xiàn)遲滯的電路相比,采用電流反饋的方法,一方面避免了同時(shí)使用正、負(fù)反饋,使電路的性能更為穩(wěn)定;另一方面也減少了MOS管狀態(tài)改變的次數(shù),降低了比較器傳輸時(shí)延。當(dāng)PD為高電平時(shí),M13截止,M14導(dǎo)通,使得M5,M7,M10均處于截止?fàn)顟B(tài),整個(gè)電路處于低功耗狀態(tài)。
1.3 控制電路
控制電路所實(shí)現(xiàn)的功能為產(chǎn)生比較器所需的基準(zhǔn)電壓和對(duì)旁路電容進(jìn)行充、放電。圖1中,M17,M18的柵極電壓由放大器的偏置電路產(chǎn)生。當(dāng)PD為低電平時(shí),開關(guān)管M15導(dǎo)通,調(diào)節(jié)R1,R2的值,使B點(diǎn)的電壓等于VDD/2,并將B點(diǎn)的電壓作為比較器的正向轉(zhuǎn)折電壓,此時(shí)開關(guān)管M19導(dǎo)通。電路對(duì)旁路電容CB充電且將C點(diǎn)電壓作為比較器的正向輸入。當(dāng)電容上的電壓低于時(shí),比較器輸出低電平,M21截止;當(dāng)電容上的電壓高于正向轉(zhuǎn)折電壓時(shí),比較器輸出高電平,M19截止,電路停止對(duì)旁路電容充電,同時(shí)M21導(dǎo)通。此時(shí)C點(diǎn)的電壓為:
式中:VC+為M21導(dǎo)通后電容上的電壓;VC-為M21導(dǎo)通前的電容上的電壓;τ為時(shí)間常數(shù),τ=(RB+R)C;RB為B點(diǎn)到地的等效電阻。可以看到在一段時(shí)間后,旁路電容上的電壓將近似等于B點(diǎn)電壓,即VDD/2,則得到所需的旁路電壓。同時(shí),考慮到音頻功率放大器上電、掉電的“POP”噪聲是由旁路電壓的瞬間跳變引起的,所以可以適當(dāng)?shù)脑龃笈月冯娙菀栽龃笈月冯妷旱纳仙?、下降速度,起到減少“POP”噪聲的作用。
當(dāng)PD為高電平時(shí).M16截止,電路不工作。
2 仿真結(jié)果
該使設(shè)計(jì)采用Candence Spectre仿真工具進(jìn)行仿真,所采用的工藝是華潤(rùn)上華O.5μm的N阱CMOS工藝典型模型。
圖3為該設(shè)計(jì)中旁路電壓的輸出變化曲線?!癝HUTDOWN”引腳低電平有效,輸出曲線在電路從關(guān)斷狀態(tài)轉(zhuǎn)為工作狀態(tài)時(shí)會(huì)出現(xiàn)一個(gè)小突刺,這是由于旁路電容上的電壓比節(jié)點(diǎn)C略高,電容會(huì)有一個(gè)小的放電過程。在常溫下,輸出約在3.4μs處開始穩(wěn)定在2.5 V。當(dāng)t=7.5μs時(shí),輸出為2.501 6 V,其誤差為O.064%。電路的靜態(tài)功耗為O.685 mW。
評(píng)論