Ganancia diferencial del amplificador con espejo de corriente

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Considere este documento pdf, páginas 58-59-60. Es un amplificador diferencial con un espejo de corriente como carga activa.

De acuerdo con ese documento, si tomo la salida no balanceada en la rama derecha (drenaje de M2), la ganancia de transconductancia es \ $ g_m \ $, mientras que si tomo la salida no balanceada en la rama izquierda ( drenaje de M1), la ganancia de transconductancia es \ $ g_m / 2 \ $. Esto se debe a que la corriente de M2 y la corriente del espejo están entrando en el drenaje de M2, en lo que respecta a la señal del modo diferencial.

Sea \ $ v_ {o1} \ $ y \ $ v_ {o2} \ $ respectivamente la tensión de descarga M1 y la tensión de descarga M2.

Si \ $ R_ {out} \ $ es la resistencia de salida de este amplificador mirando tanto a \ $ v_ {o1} \ $ y \ $ v_ {o2} \ $, la ganancia diferencial de voltaje es diferente en los dos nodos , siendo \ $ A '_ {v, dm} = g_m R_ {out} / 2 \ $ para \ $ v_ {o1} \ $ y \ $ A' '_ {v, dm} = g_m R_ {out} \ $ para \ $ v_ {o2} \ $.

Primera pregunta: ¿No fue este circuito perfectamente simétrico?

Además: las salidas se pueden escribir como

$$ v_ {o1} = A_ {v, cm} v_ {icm} + A_ {v, dm} \ displaystyle \ frac {v_ {idm}} {2} $$

$$ v_ {o2} = A_ {v, cm} v_ {icm} - A_ {v, dm} \ displaystyle \ frac {v_ {idm}} {2} $$

donde estaban las dos entradas

$$ v_ {i1} = v_ {icm} + \ displaystyle \ frac {v_ {idm}} {2} $$ $$ v_ {i2} = v_ {icm} - \ displaystyle \ frac {v_ {idm}} {2} $$

(\ $ v_ {icm} \ $ es el componente de señal de modo común; \ $ v_ {idm} \ $ es el componente de señal de modo diferencial)

Segunda pregunta: ¿Qué sucede si \ $ A_ {v, dm} \ $ es diferente entre los dos nodos de salida? ¿Debo considerar \ $ v_ {o1} - v_ {o2} = (A '_ {v, dm} + A' '_ {v, dm}) v_ {icm} \ $?

    
pregunta BowPark

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Primera pregunta: No, el circuito no es perfectamente simétrico. El espejo actual realiza una conversión de diferencial a un solo extremo. Si quisiera un circuito perfectamente simétrico, haría M3 y M4 fuentes de corriente , y luego usaría algún tipo de retroalimentación de modo común para establecer la corriente apropiada (para que \ $ V_ {O1} \ $ y \ $ V_ {O2} \ $ se mantienen dentro de un rango utilizable).

Tal como está ahora, \ $ A '_ {v, dm} = \ frac {g_m} {2g_ {md}} \ $ (donde \ $ g_ {md} \ $ es la transconductancia del diodo- dispositivo conectado M3), mientras que \ $ A '' _ {v, dm} = g_mr_ {out} \ $. Recuerde que la impedancia observada en M3 es simplemente \ $ \ frac {1} {g_ {md}} \ $. Estas dos ganancias son obviamente muy diferentes: \ $ A '_ {v, dm} \ ll A' '_ {v, dm} \ $. La ganancia \ $ A '_ {v, dm} \ $ es tan pequeña que es bastante inútil, por lo que la señal \ $ v_ {o1} \ $ generalmente se ignora, y una salida única, de extremo único on \ $ v_ {o2} \ $.

Segunda pregunta: Ya lo dije, pero \ $ A '_ {v, dm} \ $ es generalmente tan pequeño que \ $ v_ {o1} \ $ se ignora y no se envía a la siguiente etapa de ganancia (o salida, o lo que sigue) ). Esto significa que la ganancia es simplemente \ $ A_ {v, dm} = A '' _ {v, dm} \ $. Sin embargo, si realmente quiere , puede tomar \ $ v_ {o1} \ $ y \ $ v_ {o2} \ $ como salidas para obtener \ $ A_ {v, dm} = A '_ {v, dm} + A' '_ {v, dm} \ $.

    
respondido por el Zulu

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