低壓軌到軌運算放大器的設計.pdf

1、運算放大器是模擬電路設計中用途最廣、最重要的部件。隨著半導體技術的日益成熟，器件特征尺寸的不斷降低，電路的電源電壓也越來越低，這就對模擬電路設計提出了新的挑戰(zhàn)。另外，可移動電子設備的迅猛發(fā)展和市場需求的急劇上升，使得低壓軌到軌電路成為了模擬電路設計的必然趨勢。
　　本文首先介紹了國內外低壓軌到軌運放的發(fā)展情況以及運放設計所面臨的問題，然后在總結了多種運放結構的工作原理和優(yōu)缺點的基礎上，設計了一個低壓軌到軌的三級運算放大器。運放的輸

2、入級應用了電平位移技術的復合管以實現軌到軌的輸入，并且采用了折疊共源共柵結構來保證輸入級具有足夠的增益，中間級為一個同相的放大器以保證運放整體的增益并且米勒補償為負反饋，而輸出級則采用了自適應負載技術的AB類輸出級，從而獲得了驅動大電容和小電阻的能力，另外輸出級也達到了軌到軌的性能。除此之外，本文還設計了一個帶隙基準電壓源，用來給主運放的輸出級中的電流鏡的提供偏置，以保證其精確性，從而可以實現輸出級的靜態(tài)電流控制。由于運放是三級結構，因

3、此，本文在兩級運放的米勒補償的基礎上，使用了內嵌米勒補償來保證運放的穩(wěn)定工作。
　　本文的整個電路設計采用了無錫華潤上華CSMC0.5μm雙層多晶硅三層金屬混合信號(DPTM)標準CMOS工藝，并通過Cadence Spectre仿真工具進行仿真。仿真結果表明，在1.8V的電源電壓以及100pF和2KΩ的并聯負載下，運放的靜態(tài)功耗為1.344mW，低頻增益為77.1dB，相位裕度為72.1度，單位增益帶寬為3.97MHz，擺率SR