Modo común y ganancia de modo diferencial de este inversor Cmos diff Amp

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Esta es una de las preguntas que nuestro profesor les dio a los estudiantes en los últimos años y me estoy preparando para este examen.

¿Qué es el modo común y la ganancia de modo diferencial de este inversor Cmos diff Amp?

entiendo que Q1 y Q2 con Q1l y Q2l están haciendo un amplificador diferencial con carga activa. pero ¿qué es Q5? ¿Es esa una fuente actual? si es así, ¿por qué su voltaje de puerta proviene de N1?

también la salida está conectada a un inversor Cmos, en digital esto tiene sentido, pero ¿qué sucede si la entrada del inversor Cmos no es cero o vdd sino vdd/2? ¿No va a amplificar también la salida en ese rango haciendo que el amplificador no sea lineal?

Respuestas (1)

Q5 actúa de hecho como una carga actual. Imagine que no tiene entrada diferencial y algo de voltaje de modo común "bueno" en el par diferencial. La corriente a través de las dos ramas debe ser igual, por lo que la corriente en Q1L y Q2L es la misma, y ​​Q5 transporta el doble.

Normalmente, necesitaría conectar algún tipo de fuente de voltaje a N1 y otra fuente de voltaje a la puerta de Q5. Estos dos voltajes no están relacionados, ya que la corriente a través de Q5 está relacionada con la corriente a través de Q1L y Q2L. Hay varias formas de generar estos voltajes, y conectar la puerta de Q5 a N1 lo logra.

Piénselo de esta manera: si la corriente a través de Q5 aumenta un poco, entonces su voltaje de compuerta aumenta un poco, luego los Vgs de Q1L/Q2L disminuyen un poco, por lo que la corriente a través de ambos disminuye un poco, entonces la corriente a través de Q5 disminuye un poco. Esto significa que hay algún tipo de retroalimentación negativa allí, y el circuito "se sostiene" sobre sus pies.

La corriente real que fluye allí depende de las características de los mosfets y su tamaño físico.

El inversor CMOS es un poco más complicado. Como dices, ese suele verse como un circuito digital, pero aquí lo tienes conectado a una salida analógica. Ahora tome sus anteojos analógicos de diseñador y mire de nuevo: el inversor CMOS es un circuito analógico, con una ganancia extremadamente alta y, por supuesto, también invierte la señal. En bucle abierto, como se dibuja en su circuito, no sirve de mucho desde la perspectiva analógica, pero ¿qué pasa si cierra el bucle? Recordando que se invierte, puede conectar la salida del amplificador de arriba a su entrada no inversora, y acaba de convertirse en un búfer bastante decente.

Recuerde, generalmente es más fácil hacer un circuito no lineal, hacer que gane muchísimo, cerrar algunos comentarios y hacer que se comporte. Esto es especialmente cierto si necesita una ganancia precisa, generalmente es bastante difícil tener una ganancia precisa en bucle abierto, necesita cerrar el bucle con pasivos, que se pueden hacer o elegir con mucha más precisión que los mosfets.

Entonces, ¿cuál es el modo común y la ganancia de modo diferencial de este inversor Cmos diff Amp?
Quiero decir que probablemente sea gm(ro2||ro2L) para la primera etapa, pero ¿qué pasa con la segunda etapa? es gm4(ro4||ro3) ?
La segunda etapa solo tiene "ganancia", no hay ganancia de CM o DM ya que la entrada es de un solo extremo. La ganancia de la segunda etapa, cuando se linealiza en un punto "bueno", debería ser solo gm * ro, si los dos mosfets son idénticos.
Modo común y ganancia de modo diferencial de este inversor Cmos diff Amp
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