导言
模仿电压缓冲器是混合信号规划中十分重要的根本组成部件。它们首要用作信号监听和驱动负载。在榜首种状况下，缓冲器一般连接到测验电路和要求低输入电容的电路的内部节点，由于这个节点上寄生电容的任何添加或许都是至关重要的。但是，当缓冲器用来驱动负载时，为了在整个电源电压规模内尽快地驱动负载，咱们期望大规模输出信号摆幅内具有高的转化速率。
现在集成电路的电源电压现已降低了，首要会集在功耗和牢靠性问题。这种趋势现已迫使大部分模仿根本组成部件从头规划，企图确保它们的全体功能。在这些规划束缚下。轨到轨操作在低压规划中成为强制性的，意图是为了增大信噪比。
在这篇文章里，我介绍了一种能到达AB类特性轨到轨CMOS模仿缓冲器的电路技巧，产生了具有低功耗和高的驱动才能的办法。
曾经的互补：图1a给出了P沟道AB类差分对，当大的差分信号加到输入端时，它能够传送十分大的电流。在差分对节点A处的阻抗十分低，并且它的电压即便在的输入信号下，也近似挨近常数。因而，差分电压V1-V2在M2上产生大的电流改变，在M3上也相同如此。
AB类电压缓冲器能够经过连接两个互补差分单元而得到，如图1c所示。毫无疑问，图1c中的电路有两种局限性。榜首，M3P和M3N的栅源电压能够别离迫使驱动晶体管M1P和MlN在三极管区作业，减小了可用的电压作业规模。这种缺点能够经过引入电压电平移位器来驱动M3P和M3N来战胜，这将在后面解说。第二，当输出节点挨近正向或许负向电源轨时，这种结构的输出电压摆幅受到限制。首要是由于P沟道和N沟道差分对别离作业在VDD和VSS受到限制的原因。
图1 AB类差分输入单元；对差分信号的直流传输特；根据两对互补AB类差分输入单元的低功耗缓冲器
a AB类差分输入单元 b DC传输特性 c低功耗缓冲器
所提出的模仿缓冲器：图2给出了晶体管级完成所提出的轨到轨MOS模仿缓冲器。这种电路是单增益级。它的输人支路是由两个互补的AB类差分对组成。与图1c中电路的重要区别是，在这种状况下，输出节点不是由输入驱动直接驱动，而是由电流镜M4P-M5P和M4N-M5N别离驱动。因而，M2P和M2N的共栅现在是不倒相输入端。
图2所提出的轨到轨AB类缓冲器
在中部电源电压区，PMOS和NMOS输入对是有用的，并且它们的偏置电流经过电流镜M4P–M5P和M4N–M5N镜像到该电路的输出端。这种结构答应NMOS输入对驱动在电源电压区的输出节点挨近VDD．而PMOS操控输出端的电压规模挨近VSS．不幸的是，在挨近VDD时，P沟道输入对截止，并且没有电流被镜像到输出端的底部，封闭了缓冲器。相似的状况是VSS时．N沟道差分对不是有用的。为了这个原因，晶体管M1PR-M5PR和MlNR-M5NR已包含在图2中，保持在整个电压规模内是有用的。
因而，这种缓冲器的作业进程能够这样详细描述如下：当输入信号Vin,在中部电源电压区，两个输入对MIP～M2P和MlN—M2N是有用的，M4P-M5P和M4N–M5N镜像一个等于IB的电流到输出支路。并且，电流IB的复制品经过晶体管MIPR(M1NR)和M2PR—M3PR(MlNR—M2NR)复制，给输出支路底部的附加电路的电流源供给电流。因而，晶体管M4P和M5P(M4N和M5N)关断，并且对输出电流没有任何奉献。输入信号挨近VDD时，PMOS输入对关断，并且反相输入支路的复制品等等都关断。MIPR–M3PR不对输出支路的附加电路发送任何电流。这样的话，M4PR和M5PR导通，从输出支路吸收等于IB的电流，保持缓冲器是导通的。当输入信号Vin挨近VSS时，相似的状况也会产生。
