介绍一个两级Miller补偿轨到轨运算放大器及其设计要点

介绍一个3:1电流镜的两级Miller补偿轨到轨运算放大器及其设计要点。图1和图2分别为偏置启动电路和运放的主体结构。

基本原理：

3:1为nmos和pmos的迁移率之比，切换电流镜设置成这个比例以补偿共模电压变化情况下的gm变化，保持总的Gm=gmp+gmn=2gm。

图1 偏置启动电路

图2 轨对轨放大器主体电路

设计要点：

1.要注意图1中启动电路的BJT位vertical管，这是一个工艺上的使用限制

2.图2运放主体中的电流切换结构及其偏置方法是保持跨导恒定的关键

3.图3晶体管MP27和MN36是钳位电路，防止X/Y两点的电位在出现Slew的情况下偏离原始值太大，即fast recovery电路

图3 浮动电流源偏置及输出级Class AB控制

4.注意MP26的栅极不一定接地，可以根据需要调整；C1大约为1pF滤波，防止偏置电路的纹波耦合进入MP24；

5.频率补偿电容不一定完全使用图中的简单Miller（SMC），而是Cascode补偿与调零补偿混用，提升PSRR同时保证运放的稳定性足够；设计Cascode补偿必须保证Cascode管足够的gm；

6.浮动电流源偏置的输出级需要额外的钳位电路R3、MN34来弱化浮动电流源有限的输出阻抗导致的PSRR问题