CMOS高增益寬帶寬運算跨導放大器的研究與設計.pdf

1、隨著集成電路產品廣泛應用到民用領域和軍事領域的各個方面，人們對集成電路的性能要求也不斷提高。運算放大器作為模擬集成電路應用極為廣泛的單元之一，它不僅用于信號的運算、處理、變換和信號產生電路，而且還用于開關電路中，其性能會直接影響模擬集成電路系統(tǒng)的性能，更為嚴重的是會限制系統(tǒng)性能的提升。運算跨導放大器(OTA)是一種省去緩沖輸出的運算放大器，它在模擬集成電路中得到更普遍的應用，因此成為微電子領域的研究熱點。
　　本文旨在對基準電壓源

2、、運算跨導放大器進行深入研究與設計。本文主要工作包含:
　　(1)針對傳統(tǒng)三極管構成的基準源功耗高、面積大等問題，通過引入MOS管工作在亞閡值區(qū)和數(shù)字控制技術，研究了一種低功耗可校正的電壓基準源，為電路中的OTA提供了一個穩(wěn)定的參考基準電壓。所設計基準源與傳統(tǒng)基準源相比，具有低溫漂、可校正、低功耗等優(yōu)點。
　　(2)為了解決在低電壓、深亞微米工藝條件下獲得高增益運算放大器的問題，通過引入電流倍增和分流技術，研究了一種新型高增

3、益可調單端輸出運算跨導放大器。對該電路進行理論分析和仿真驗證，結果顯示該OTA的直流開環(huán)增益在61dB至91dB可調，最大靜態(tài)功耗為434uW，最小共模抑制比為114dB，具有高增益和增益可調的優(yōu)點;此外，根據(jù)對運放的增益和帶寬的研究，針對共源共柵結構的增益和帶寬受限問題，通過引入負載管分割、高速電流鏡、增益自舉等技術，研究了一種高增益寬帶寬全差分運算跨導放大器。經(jīng)理論分析和仿真顯示，該全差分OTA直流開環(huán)增益為105.4dB，單位增益

4、帶寬為714MHz，相位裕度為84.5°，共模抑制比達136dB，在1MHz時的等效輸入?yún)⒖荚肼暈?.17nV/kz。該OTA的跨導實現(xiàn)倍增，具有較高的輸出阻抗和增益以及較寬的帶寬特性。
　　(3)根據(jù)對采樣電路和濾波電路的研究，所設計的OTA實現(xiàn)了流水線ADC中12bit100MHZ采樣電路和多路反饋二階濾波電路的應用，性能均達到了設計指標要求。最后，對所設計的電壓基準源、單端輸出OTA、全差分輸出OTA、采樣電路和多路反饋二階