關(guān)于“自偏置”的含義
在學(xué)習(xí)基準(zhǔn)電路的時候,我們會用到“自偏置”這樣的一個定義。

可以發(fā)現(xiàn),每個“自偏置”電路中,都有這么一個環(huán),那么為什么會有這個環(huán)呢?
首先,這個環(huán)一定是正反饋環(huán)嗎?不一定,正負(fù)反饋環(huán)都可以。比如下圖,左邊的是正反饋,右邊的是負(fù)反饋(峰值型,需設(shè)置好R)。

先說結(jié)論:這個環(huán)源自于“自偏置”的定義。
為什么需要自偏置?我們希望基準(zhǔn)與PVT無關(guān),自偏置就是為了應(yīng)對V。定義“敏感度”(Sensitivity)為基準(zhǔn)電壓百分比關(guān)于VDD百分比的變化。

(這里的Sensitivity應(yīng)該區(qū)別于PSR,PSR包含頻率響應(yīng),而Sensitivity只有dc量。)
敏感度越低越好。
再來說說基準(zhǔn)源的產(chǎn)生。
我們知道電路的每一條支路都不可避免地要從VDD獲取供電,那么一定會有從地到電源的串聯(lián)分壓。


觀察小信號的ΔVb,這個量如果要趨于0,那么就需要r1/r2趨于無窮大,也就是說r1越大越好,r2越小越好。
這對應(yīng)的其實就是電流源+電壓源的搭配(小信號中)。

電壓源的特性是很小的ΔV產(chǎn)生很大的ΔI,無論是MOS管的平方律,還是Bipolar管的指數(shù)律,都可以近似滿足。
但是電流源就沒那么好產(chǎn)生了,一般MOS電流源都需要一個偏置電壓,而為了更好的Sensitivity,我們希望這個偏置電壓與VDD無關(guān)。
那么從哪兒產(chǎn)生這個偏置電壓呢?要肯定的是,這個偏置電壓的產(chǎn)生電路不可避免地還要經(jīng)過VDD,還是會有一個分壓,那么我們接著采用電壓源+電流源的分壓形式。問題又來了,這兒又有一個電流源,它還需要一個電壓來偏置。
這時我們想到,我第一步不就產(chǎn)生了這個很好的基準(zhǔn)嗎,我拿它來偏這個電流源豈不是更好?

自偏置電路就這么產(chǎn)生了,我們再理一下邏輯:
所有的電路都必須經(jīng)過VDD的供電,必須由VDD的一個分壓提供。當(dāng)這個分壓是電壓源與電流源搭配的時候,基準(zhǔn)的敏感度最小。但電流源需要偏置,偏置電路也是由VDD分壓產(chǎn)生的,我們也希望它對VDD的敏感度小,所以也是電壓源+電流源。那就又出現(xiàn)了一個電流源,又需要偏置,正好我們第一步就產(chǎn)生了一個很好的基準(zhǔn)電壓,拿它來偏這個電流源最合適不過了。
于是,這里必有一個反饋環(huán)路的存在。所謂“自偏置”,就是有個環(huán)在這里,才能“自己偏置自己”。
有個有疑問的地方,baker的教材中說以下這個圖中的差分對是自偏置:

我們看它的共模:

下面那個管子的漏極與柵級之間就插了一個MOS管的VDS進(jìn)去,還是可以看成一個二極管。那這其實不就是兩個二極管的串聯(lián)嗎?何來自偏置一說呢?
我覺得這里“自偏置”的概念可能跟前面“自偏置”的概念不一樣。這里指的是運放的偏置從運放本身產(chǎn)生,而不借助于外部電路。兩個二極管串起來的電路肯定受VDD的影響大一些,但是它并不是產(chǎn)生基準(zhǔn)的,而是提供放大倍數(shù),所以只需要增益夠大就行。
像下面這種我覺得才是真正的“自偏置”運放。M8到M2到M4到M7,形成了一個“自偏置”的回路。
