低壓恒跨導軌對軌CMOS運算放大器設計.pdf

1、隨著以電池作為電源的便攜式消費電子的廣泛使用,低壓、低功耗已成為模擬電路設計的熱點之一。運算放大器(簡稱運放)作為模擬電路的重要組成部分,電壓降低對運放的設計帶來了很大的挑戰(zhàn)。電源電壓降低,信號的動態(tài)范圍將隨之減小,因此迫切需要運放實現(xiàn)軌對軌的輸入和輸出。
　　 本文對國內(nèi)外軌對軌運算放大器的設計方法做了廣泛的調(diào)查研究,分析了多種運放的工作原理和各自的優(yōu)缺點,在總結前人研究成果的基礎上,設計了一個低壓、恒跨導、軌對軌的運算放大器

2、。輸入級采用互補差分對結構實現(xiàn)軌對軌的輸入,同時為解決在整個共模電壓輸入過程中差分輸入對的跨導不恒定的問題,引入改進型前饋式恒定跨導控制電路；中間級采用共源-共柵放大結構,不僅增大了運放的開環(huán)電壓電壓增益,提高了輸入和輸出電壓的幅度；且與輸入級連接成自舉電路,從而使輸入級的靜態(tài)工作點不隨輸入電壓的變化而變化。輸出級采用前饋式AB類推免輸出形式以提高效率,防止交越失真；采用目前廣泛使用的帶有調(diào)零電阻的密勒補償技術對運放進行頻率補償。采用基

3、于臺積電TSMC0.25μm CMOS工藝參數(shù),對整個電路進行了精心設計,并通過Cadence軟件進行了仿真。仿真結果表明:在整個信號輸入過程中,所設計運放電路能很好地抑制輸入級MOS管跨導的變化,僅在NMOS和PMOS導通的臨界點存在4.7％的跨導變化率,且信號輸入／輸出均實現(xiàn)了軌對軌。在±1.5 V電源電壓和5 pF負載電容情況下,所設計運放的靜態(tài)功耗僅為337.5μW,開環(huán)電壓增益、單位電壓增益帶寬和相位裕度分別達到107.8 d