CMOS密勒补偿跨导放大器的分析与设计

发布时间：2020-09-05 08:49

　　近些年来,随着IC需求的快速增长,模拟集成电路的设计已经发生了巨大的变化。除了满足基本参数,电路设计逐渐对低功耗、低噪声和高增益有了更高的要求。为了满足电路设计的低功耗要求,电路结构必须采用更好的频率补偿技术,这种补偿方式在要求降低能耗的同时,也要适应低压电路的拓扑结构。所以,本文把通用模拟集成电路模块的运算放大器作为研究重点,根据传感器惠斯通电桥接口电路芯片的应用需求,对惠斯通电桥的微弱信号放大调理集成电路模块进行了研究。依据惠斯通电桥调理电路的技术指标,采用二级RC密勒补偿结构的CMOS跨导运算放大器实现微弱信号的放大调理,为传感器提供集成电路CMOS形式的检测接口。CMOS密勒补偿跨导放大器电路采用0.18μm标准CMOS工艺进行设计,应用HSPICE工具对CMOS电路进行了模拟和验证。研究内容包括以下四个方面:○1常用OTA补偿结构设计及其特点;○2 OTA的性能参数以及参数间的约束关系;○3根据性能指标对CMOS运算放大电路MOS管器件参数的设计;○4 CMOS跨导放大器的仿真和版图验证。仿真结果表明:CMOS电路的直流增益为93dB,相位裕度为62.2°,转化速率为30V/μs,等效输入热噪声300nV/√Hz,电路单位增益带宽97.5MHz,静态功耗2m W,满足设计技术指标。该CMOS跨导运算放大器采用了两级放大电路,使开环增益在低频段稳定不变的同时,增益带宽大,频率特性好,实现了较高的性能指标。CMOS跨导运算放大器电路具有结构简单、频率补偿效果好等显著优点,具有一定的工程借鉴意义。
【学位单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TN722
【部分图文】：

示意图,摩尔定律,示意图

义于模拟计算机，它们用于在许多线性，非线性和大器是由真空管构造而成的，需要占用很大的面过更小的分立晶体管来实现[1]。现在运算放大器效率和高性能。IC 的问世，让 107、810 量级的大器模块上去实现及其复杂的功能。摩尔定律即倍随之提出，集成电路的可容纳的器件数量不断成本也随之下降，如图 1.1 所示。集成电路的发步，运放芯片的特征尺寸也在不断的下降。运0.35μm、0.25μm、0.18μm、0.15μm、0.13μm，发展、16nm、14nm，再到现在的 10nm，芯片的制造这一趋势还将持续下去[2]。

设计流程图,运放,密勒

图 1.2 运放设计流程图勒补偿技术作为本电路相位补偿来获得稳定的相艺设计，针对低压，高增益和低噪声的放大器，补偿技术。通过使用跨导增强运算放大器和密勒反得到显着改善，通过性能指标的约束关系，采用手对所设计的跨导放大器进行仿真和版图验证。具介绍集成运算放大电路的发展，研究背景意义及设计方法。放大器几种常见的密勒补偿结构分析，通过比较传提出采用基于电阻的二级弥勒补偿结构跨导运算放

拓扑结构图,拓扑结构,调零电阻,密勒

图 2.2 NMC 拓扑结构CL和极点被分离，由电路小信号分析DC m 1 1 m 2 2 m3 3A g R g R g R31 1 2 2 3 31C m mpRC g R g R 函数包含两个右半平面零点和三个左的 NMC 结构零点，本文提出了使用调零电阻的密勒电阻 Rm消除了右半平面零点，而是增小，便可以实现移动右半平面零点的作

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