一种低功耗轨到轨运算放大器的研究与设计

发布时间：2021-06-12 00:45

　　运算放大器是模拟集成电路中最基本的组成部分之一,其性能好坏影响着整个电路系统的性能表现。随着便携式电子产品的逐渐普及,低电压、低功耗运算放大器成为模拟电路领域的一个研究热点。由于较低的电源电压和电源电流会降低运放的动态范围和噪声性能,使得低电压、低功耗系统对运算放大器提出了更高的要求。为了得到最大化的动态范围,需要对传统运放结构进行改进,使运放能够处理负电源轨到正电源轨的电压信号。因此对低功耗轨到轨运算放大器的研究具有重要意义。本文介绍了功耗与噪声、稳定性之间的折衷关系,分析了双极型工艺在低功耗设计中具有的优势,并研究了轨到轨恒定跨导输入级和轨到轨输出级的基本原理。结合相关理论知识,本文设计了一款基于双极型工艺的低功耗轨到轨运算放大器。偏置电路采用峰值电流源提供基准电流;输入级使用一个电流开关结构实现恒定跨导,并采用开关管串联电阻的方法扩展过渡区范围,进而提高过渡区的共模抑制比;中间级采用折叠式共射-共基结构提高运放的开环增益;输出级采用AB类共射极结构实现轨到轨输出电压摆幅。本文所设计的运算放大器采用中科渝芯WC40S双极型工艺,并使用Cadence Spectre仿真工具对电路进行... 

【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：82 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

共模输入电压范围的仿真结果

电子科技大学硕士学位论文46VINVOUTR2R1RLCL图4-12输出电压摆幅的仿真原理图仿真结果如图4-13所示，从图中可以看出，输出电压的最大值为4.954V，最小值为4.965V，离正负电源轨40mV左右，满足轨到轨输出要求。图4-13输出电压的仿真结果将输入电压VIN分别取为5V和5V，对负载电阻RL进行参数扫描，范围为1K~100K，可以得到最高输出电压VOH和最低输出电压VOL与负载电阻RL的关系曲线，取VOL的绝对值，其仿真结果如图4-14所示，可以看出，随着负载电阻RL的增大，运放的输出电压摆幅也会增大。图4-14输出摆幅与负载电阻的关系曲线

电子科技大学硕士学位论文46VINVOUTR2R1RLCL图4-12输出电压摆幅的仿真原理图仿真结果如图4-13所示，从图中可以看出，输出电压的最大值为4.954V，最小值为4.965V，离正负电源轨40mV左右，满足轨到轨输出要求。图4-13输出电压的仿真结果将输入电压VIN分别取为5V和5V，对负载电阻RL进行参数扫描，范围为1K~100K，可以得到最高输出电压VOH和最低输出电压VOL与负载电阻RL的关系曲线，取VOL的绝对值，其仿真结果如图4-14所示，可以看出，随着负载电阻RL的增大，运放的输出电压摆幅也会增大。图4-14输出摆幅与负载电阻的关系曲线


本文编号：3225602