基于低功耗高轉換速率CMOS模擬緩沖器設計

應當指出的是，電壓電平移位器已經包含在輸入級，目的是為了在線性區和超出輸入信號范圍到兩端電壓時，來驅動M3P和M3N，避免了M1P和M1N分別工作。因此，軌到軌操作在電路輸出端一樣，同樣能在輸入端達到。

所提出緩沖器的動態操作可以通過在電路輸入支路AB類差分對的高的驅動能力來提高。一旦遇到大的正向輸入信號，晶體管M2P截止，而M2N則吸收大量電流，通過M4N和M5N鏡像到輸出部分。相反，當大的輸入信號以負的方向施加時，晶體管M2N截止，M2P傳送大電流，通過M4P和MSP拷貝到輸出部分。

所提出緩沖器的輸入電容可以通過等比例減小晶體管M2P和M2N的尺寸。毫不疑問，必須指出的是，這些晶體管寬長比的減小會導致它們有效驅動能力的降低。除此之外，在這種電路里只有一個高阻抗的節點，它的帶寬可能非常大。然而，在輸出節點具有高輸出阻抗的單增益級結構非常適合用來驅動大的電容負載，假定低電阻負載能減小緩沖器的整體增益。，因此，它是精確的。

圖3 在圖2中模擬緩沖器的直流傳輸特性

仿真結果：圖2中的模擬電壓緩沖器已經在0．35uCMOS工藝設計實現。工作電源電壓是1．5V，偏置電流是10uA，負載電容是lOpF。

圖3給出了具有失調電壓的所提出的模擬緩沖器的DC傳輸特性。正如期待的那樣，rail to rail特性達到了。圖4給出了圖2電路的大信號瞬態響應。特別指出的是，輸出電壓揭示了高的轉換速率是由于在輸入級的AB類操作。但是，最大電流與通過輸出晶體管的靜態偏置電流的大的比率證實了所提出的方法導致了低功耗和高的驅動能力。

對于DC輸人電壓等于零仿真，開環增益和單位增益頻率大約為54dB和6．1MHz。增益值相對低是由于電路是單增益級。增益一帶寬值的是以增加輸入差分對的偏置電流為代價的。因此，增大了功耗。對于2．4VPP 100kHz輸入正弦信號，可以得到-44.6dB的ATHD．當輸入電阻沒有按比例減小時，所提出緩沖器的仿真電容要降低32fF。

圖4在圖2中模擬緩沖器對于為2．4VPP頻率為1MHZ方波輸入信號10pF負載電容的大信號瞬態響應

a輸入和輸出電壓 b通過輸出晶體管的電流

結論：提出了減小輸入電容的軌到軌電壓緩沖器。軌到軌操作不僅在電路的輸出端，同樣在電路的輸入端實現。所介紹電路的AB特性導致了低功耗和高的轉換速率，使它很適合驅動大的電容負載。仿真結果已經提供了該電路的操作。