低压恒跨导轨至轨CMOS运算放大器的研究与设计

发布时间：2020-07-07 06:58

【摘要】：运算放大器是模拟集成电路中重要的基础模块。由于许多电子产品采用便携式电池供电,低压轨至轨电路已成为模拟电路设计的必然趋势。当电源电压降低时,运放的输入输出信号摆幅不断降低,从而影响整体电路的正常工作。为了提高运放的信噪比,迫切需求运放的输入输出动态范围达到轨至轨。本论文在研究国内外轨至轨运放工作原理的基础上,设计了一个1.2V恒跨导轨至轨的三级运算放大器。运放的偏置电路采用电阻自偏置的共源共栅电流源,为运放各模块提供合适的静态工作点;输入级采用基于改进型最大电流选择电路的互补差分对结构,能够实现共模输入范围达到轨至轨并且保证输入级跨导恒定,并采用共源共栅结构提高输入级的增益;输出级采用自适应负载的AB类输出级,可以实现输出电压摆幅达到轨至轨和精确的静态电流控制;相位补偿电路采用嵌套式密勒补偿以保证整个电路工作在稳定状态;另外,本论文设计了一个带隙基准电压源,利用线性化补偿方法进行高阶温度曲率补偿,可以为运放提供稳定的偏置电压。基于标准0.18μm CMOS工艺,利用仿真软件对带隙基准电压源和运算放大器进行仿真和分析。仿真结果表明,带隙基准电压源的温度系数达到6.95ppm/℃,温度性能良好;在100p F的电容和2k?的电阻并联负载下,运算放大器的输入输出动态范围达到轨至轨,跨导变化率为4.6%,开环增益达到109.6d B,单位增益带宽为3.3MHz,相位裕度为61.1°,共模抑制比为118.6d B,各项性能指标均达到预期要求。
【学位授予单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN722.77
【图文】：

NMOS管的I-V特性曲线

Fig.2-4 Simplified and small signal model of MOS tube高频小信号电路时，需要考虑到各种寄生器件的影响，完型如图 2-5 所示。gsC、dgC、gbC分别是栅极与源级、漏sbC 、dbC 是衬底和源级、漏极之间的结电容。

Fig.2-5 Complete and small signal model of MOS tube放大器的基本结构框图放大器通常是差动输入-单端输出的高增益放大器，其基本结差分输入电路、高增益放大级、输出缓冲级和补偿电路这 5 示。

【参考文献】

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本文编号：2744799