一种低压低功耗恒跨导轨到轨运算放大器设计

发布时间：2021-01-22 02:12

　　提出了一种恒跨导轨到轨运算放大器,输入级电路采用三倍电流镜结构,补偿输入差分对管的静态电流,降低输入级跨导变化率;中间级电路采用两个三层MOS管共源共栅结构代替传统轨到轨运算放大器中的四层MOS管套筒式共源共栅结构,实现四端输入转为双端输出,并降低电源电压;输出级电路采用交差耦合输出结构,实现轨到轨输出,同时完成双端输入转单端输出,设计一种恒跨导轨到轨运算放大器。基于TSMC 0.18μm工艺完成电路与版图设计,使用Spectre完成仿真。结果表明,在电源电压为1 V,输入电压从0 V变化到1 V时,该放大器可实现0～1 V的轨到轨输出,静态功耗仅为44μW,输入级跨导变化率为5.5%,实现了低电源电压、低功耗和恒跨导的性能指标。 

【文章来源】：电子元件与材料. 2020,39(10)北大核心

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

轨到轨运算放大器构架

当输入共模电压VCM升高时,P型输入对管的源级电压VP也会随着升高。调节电压VB2,使VB2=VP-VTH8,即当VCM<VDD-VDS11+VTH1时,M8管断开。当VCM>VDD-VDS11+VTH1时,M8管导通。当0<VCM<VGS3+Vdsat7(M7工作在饱和区的最小源漏电压)时,M3、M4工作在截止区,M12导通,M7的电流与M9的电流相等,把电流镜M9和M10的宽长比设为(W/L)9∶(W/L)10=1∶3,则此时P型输入对管的源漏电流大小为4IB,此时输入级跨导Gm1为:

中间级及输出级结构

【参考文献】：
期刊论文
[1]一种低压恒跨导轨对轨CMOS运算放大器设计[J]. 高瑜宏,李俊龙.  电子技术应用. 2020(01)
[2]一种恒跨导高增益轨到轨运算放大器[J]. 唐俊龙,黄思齐,罗磊,涂士琦,肖仕勋,龚磊,刘远治,谢海情.  微电子学. 2018(04)
[3]一种输入输出轨到轨CMOS运算放大器的设计[J]. 李有慧.  电子科技. 2015(06)
[4]1.5V低功耗CMOS恒跨导轨对轨运算放大器[J]. 邓红辉,尹勇生,高明伦.  科技导报. 2009(23)

硕士论文
[1]一种低电压轨到轨运算放大器的研究与设计[D]. 史柱.西安微电子技术研究所 2018
[2]一种高精度低噪声运算放大器的设计[D]. 范国亮.电子科技大学 2016



本文编号：2992345