6 CMOS 放大器内部的共模限制

从宏观角度看，CMOS 输入级的内部偏置与双极器件相似，但这些器件受电压控制，而不是受电流控制。根据使用的是 P 沟道器件还是 N 沟道器件，偏置器件所需的栅源电压通常允许在摆动到负电源轨或正电源轨时线性运行。图 6-1、图 6-2 和图 6-3 展示了 P 沟道器件的情况，其中输入在输入信号摆动到负电源轨时呈线性运行，但在接近正电源轨时具有共模限制。

图 6-1 展示了输入 P 沟道器件的特性曲线。为了实现线性运行，输入晶体管需要在栅源电压为 –0.9V 的曲线平坦部分运行。图 6-2 显示了相对于负电源轨的摆幅。该原理图中显示的压降说明了线性运行所需的最低电压。对负电源应用基尔霍夫电压公式表明，线性运行的最低电压为比负电源轨低 –0.2V。例如，如果负电源为 –2.5V，则输入信号可以摆动到低于负电源轨到 –2.7V。图 6-3 展示了摆动到正电源轨的情况。对正电源应用基尔霍夫电压公式表明，输入信号可以摆动到比正电源轨低 1V，本例中为 1.5V。由于此运放使用 P 沟道器件，因此运放可以一直摆动到负电源轨，但在正电源轨上有限制。N 沟道器件的行为与此相反。

图 6-1 P 沟道 MOSFET 的特性曲线

图 6-2 P 沟道 MOSFET 到负电源轨的摆幅限制

图 6-3 P 沟道 MOSFET 到正电源轨的摆幅限制