3.3　CMOS运算放大器的信号通路

信号路径被认为是从输入到输出的信号流路径，信号路径可以被用来分析频率响应、稳定性等特性。

3.3.1　整体信号路径

图3.5显示了信号路径，箭头指示“信号相位”。电路是增益为1的折叠共源共栅，可以降低高频时的米勒效应。从图3.5可以看出，输出信号是输入信号发生180度相移后的信号。

由于标准CS放大器具有高增益，因此，米勒效应将增加总输入电容。输出和输入之间的任何电容都可以看作是接地输入端乘以（1+增益）的电容。

3.3.2　负载

有源负载基本上有两种类型：二极管连接的MOS或电流源MOS。

图3.6显示了以电流源为负载的输出级。图3.7显示了有源负载和M1的IV特性曲线。由于有源负载的VGS是固定的，因此只有一条曲线。

电流源负载小信号电阻值为ro=1/λID，其中ID为漏极电流。二极管连接的负载小信号电阻为1/gm。低频或直流（DC）增益为：

AV=gmn（roM16∥rocasp）gM17（roM18∥roM17）

（3.3）

典型的负载问题为：

• 缓冲区配置是对不稳定性的严峻考验（需要使用更大的补偿电容）。
• 无法驱动小的负载电阻。

输出电阻和电容通常会影响输出级。f3dB主极点为：

此时，特征频率为：

增益增强技术（例如调节漏极节点）可以增加输出电阻，可用于增加增益［1］。

极点类似于简单的RC极点，每个节点都会产生一个极点。

3.3.3　共源共栅电流源

图3.8显示了共源共栅电流源。底端器件（M2和M4）的尺寸设置成使栅极电压具有共源共栅偏置所需的值。顶端器件（M1和M3）的宽度应足够大，以在其源极电位和底部器件的电位之间留出适当的余量。

3.3.4　示例

图3.9显示了使用简单电流源作为负载的放大器。图3.10～图3.12显示了以简单电流源作为负载的放大器的仿真结果。图3.13显示了使用共源共栅电流源作为负载的放大器。

图3.14描述了放大器仿真时的输出阻抗，该输出阻抗高于简单电流源的输出阻抗。

如果差分放大器是信号的单端驱动（瞬态），则两个输出的输出电流有时会不同。对于当前电流源ISS，M1和M2都扮演着重要的角色。