低電壓低功耗滿電源幅度CMOS運(yùn)算放大器的研究與設(shè)計(jì).pdf

1、隨著便攜式電子產(chǎn)品的廣泛應(yīng)用和晶體管特征尺寸的不斷減小，低功耗設(shè)計(jì)已逐漸成為當(dāng)前集成電路設(shè)計(jì)的研究熱點(diǎn)。為了降低功耗，必然要求降低芯片內(nèi)部的電源電壓。電源電壓的降低迫使模擬電路單元在動(dòng)態(tài)范圍、電路速度等方面的性能大大降低，因而使得電路設(shè)計(jì)更加復(fù)雜化。運(yùn)算放大器是模擬集成電路最重要的電路單元，廣泛應(yīng)用于各種混合信號(hào)處理電路，如A/D、D/A轉(zhuǎn)換器和有源濾波等模擬電路。因此，低壓低功耗運(yùn)算放大器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)就成為設(shè)計(jì)低功耗模擬系統(tǒng)最基本的工作

2、。
　　 本文首先分析了低電壓低功耗模擬集成電路設(shè)計(jì)所面臨的難點(diǎn)和挑戰(zhàn)；接著簡(jiǎn)要介紹了MOS管的工作原理、二級(jí)效應(yīng)以及小信號(hào)模型；然后分析了CMOS電路的功耗來源，并介紹了幾種主要的低電壓低功耗模擬集成電路設(shè)計(jì)技術(shù)，比較了各種技術(shù)存在的優(yōu)缺點(diǎn)。由于工作在低電源電壓條件下的運(yùn)算放大器都要求有較寬的輸入輸出擺幅，并滿足輸入跨導(dǎo)恒定。因此，重點(diǎn)闡述了幾種典型的恒跨導(dǎo)軌至軌輸入級(jí)技術(shù)以及兩種AB類偏置軌至軌輸出結(jié)構(gòu)。最后，結(jié)合前面的分析

3、介紹，設(shè)計(jì)了一款低電壓低功耗滿電源幅度的CMOS運(yùn)算放大器，該運(yùn)放采用尾電流溢出控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)恒跨導(dǎo)軌至軌輸入，采用折疊共源共柵結(jié)構(gòu)對(duì)輸入級(jí)的差分輸出電流求和放大，采用反饋偏置AB類輸出結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)軌至軌輸出，采用密勒電容補(bǔ)償技術(shù)增加增益帶寬和相位裕度。
　　 本文設(shè)計(jì)的運(yùn)算放大器采用TSMC公司提供0.35μm CMOS工藝模型，利用Cadence Spectre仿真器進(jìn)行模擬，在3.3V單電源條件下，其開環(huán)直流增益大約為100dB