一款軌到軌輸入-輸出運(yùn)算放大器的設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、運(yùn)算放大器作為電路中的必不可少基本單元，廣泛的應(yīng)用于電源管理芯片，媒體播放器，移動(dòng)手持設(shè)備和車載導(dǎo)航系統(tǒng)等。作為各種控制環(huán)路中必不可少的部分。隨著電源電壓的降低，在有些應(yīng)用中，運(yùn)算放大器需要較大范圍的共模輸入電壓，因此軌到軌運(yùn)算放大器作為一種特殊的運(yùn)算放大器成為運(yùn)放領(lǐng)域中的又一研究熱點(diǎn)。國內(nèi)軌到軌運(yùn)算放大器的獨(dú)立產(chǎn)品十分稀少，多數(shù)為集成在大型 SoC芯片之中，而國外在軌到軌運(yùn)算放大器領(lǐng)域引領(lǐng)風(fēng)騷的公司主要有亞德諾半導(dǎo)體公司，德州儀器公司

2、和馬克西姆公司。因此國內(nèi)加強(qiáng)在此方面的研究是十分必要的。本項(xiàng)目來源于一款工業(yè)控制芯片中一個(gè)單獨(dú)的運(yùn)放模塊，作為通用運(yùn)放供整個(gè)系統(tǒng)所用。
　　論文在分析工控芯片系統(tǒng)的要求之后，制定了運(yùn)放的設(shè)計(jì)指標(biāo)，設(shè)計(jì)得到了一種軌到軌運(yùn)算放大器。為了解決軌到軌輸入范圍的問題和高效率的問題，選擇了CMOS互補(bǔ)差分輸入結(jié)構(gòu)和 class AB輸出結(jié)構(gòu)。在對比了三倍電流鏡法、齊納二極管控制法、電子齊納二極管控制法三種恒定跨導(dǎo)控制電路后，選擇三倍電流鏡法作

3、為恒定跨導(dǎo)控制電路。選擇適當(dāng)?shù)碾娙輰\(yùn)放進(jìn)行頻率補(bǔ)償，解決其在大容性負(fù)載情況下的穩(wěn)定性問題。在電路結(jié)構(gòu)確定和基本的晶體管尺寸確定之后，利用 cadence公司的SPECTRE電路仿真軟件對電路進(jìn)行了模擬仿真，結(jié)果表明：電路在整個(gè)共模輸入范圍內(nèi)跨導(dǎo)能夠基本保持恒定，變化范圍小于15％，在典型工藝角之下，直流增益85dB，單位增益帶寬18.9MHz，相位裕度78deg，靜態(tài)功耗873uW。該芯片采用 tower jazz0.18umBCD工