电荷泵型LED驱动器的CMOS误差放大器设计

第一级偏置模块由M13，M14，M15组成，IBIAS是一个高精度温度补偿基准电流源，M11，M12，M15组成电流镜结构给全差分运放放大器提供电流。M1，M2是差分输入对管，以M4，M5管为负载管，放大倍数很小。电阻R1为源级负反馈电阻，用来增加运放的压摆率，并提高运放的线性度。M20～M25为输出共模反馈管，用来调节运放第一级的共模输出电平。M4，M6，M7，M8，M9，M10组成共源级放大，采用这种结构是综合考虑带宽，相位裕量和宽电压工作的需要，V2为共源光栅器件提供合适的偏置，电路对V2点的电压要求不是很高，这是因为由M20～M25组成的输出共模反馈管，能够抑制V2点的噪声干扰。
第二级放大电路A2是把差分的双端输出转换成单端输出，这一级决定放大电路的放大倍数，同时VEA要有合适的电压摆幅，在整个工作电压范围内都能驱动负载。根据图2可以近似得出误差放大器的低频增益：
W和L分别是晶体管的宽和长。
对如图2所示误差放大器，主极点位于第一级放大器A1的输出点。在A点放大器有最大的输出阻抗RA和最大的电容CA。由于第二级放大器A2的输出B点和A点的输出阻抗在同一个数量级上，两个点产生的极点相距较近，为了提高电路的稳定性，通常使用密勒补偿电容C1，C2，把这两个极点分开，得到较好的相位裕度。
由补偿前后对比可知，密勒补偿电容使两级间的主极点向原点移动，使输出极点向离开原点方向移动。在两级运算放大器电路中引入合适的补偿电容，使误差放大器的相位裕度大为增加，大大提高了系统的稳定性。

2 仿真分析
为了评估所设计电路的性能，对不同工作电压(2．7～5 V)下的误差放大器进行了仿真，仿真软件采用Cadence Spectre，仿真模型基于CHRT 0．35 μmCMOSMIXED SIGNAL TECHNOLOGY工艺，仿真条件为25℃下全典型模型。首先，误差放大器的增益特性如图3所示，相位特性如图4所示。