روش جدید بهبود عملکرد تقویت کننده عملیاتی CMOS با تغییر در ساختار Folded Cascode

در این مقاله، با تغییر ساختار folded cascode ، که به عنوان یکی از رایجترین ساختارها در طراحی تقویتکننده عملیاتی بکار میرود، راهحل جدید برای افزایش ضریب تقویت ( گین ) ولتاژ آن ارایه میشود . در این مدار، بر خلاف روشی که از سوپر کسکود برای بالا بردن مقاومت خروجی و به تبع آن گین استفاده میشود، هدایت انتقالی کل مدار ) ) Gm افزایش پیدا میکند؛ لذا مشکل محدود شدن پهنای باند 3dB از بین میرود . برای دستیابی به این خواسته ، تنها نیاز به مصرف توان کمی است تا بتوان ترانزیستوری را که در ساختار معمول بعنوان منبع جریان عمل میکند، به تقویتکننده سورس مشترک تبدیل نمود . برای تحقق این امر، گره دیگری در مدار ایجاد میشود که یک قطب اضافی به تابع انتقال شبکه اضافه و حاشیه فاز آنرا کمتر از حالت معمول میکند . جهت اصلاح فاز پاسخ فرکانسی، از جبرانسازی feed-forward استفاده شده است . همچنین قطب گره کسکود، بدلیل عمل جداسازی قطبها (pole splitting) بین این گره و گره اضافه شده، به فرکانسی بالاتر منتقل میگردد . مقدار Slew Rate تفاضلی مدار نیز نسبت به ساختار معمول دو برابر میشود . البته با بکارگیری این روش، محدوده ولتاژ وجه مشترک ورودی به میزان بسیار جزیی ( حدود ) 0.1 ~ 0.2V کم میشود که تاثیر چندانی بر عملکرد آن ندارد . نتایج شبیهسازی در یک پروسه 0.35µ نوعی با پارامترهایLevel 49 (BSIM3v3)، گین DC بیش از 60dB ، پهنای باند 3dBحدود 1.8MHz برای بار خازنی 2pF ، و پهنای باند گین واحد 900MHz با حاشیه فاز 65 درجه است که نسبت به مدارات قبل دارای مشخصات بهتری میباشد .

کلیدواژه ها:

folded cascode ، ضریب تقویت ، پهنای باند ، جبران سازی ، feed-forward