一种基于数字修调技术的CMOS运算放大器研究

发布时间：2023-03-29 20:33

　　自1958年第一片集成电路发明后,集成电路技术就开始以惊人的速度发展。随着工程应用中对于不同性能的追求与八边形准则的限制,对于集成电路大家庭中的一员——运算放大器,工程师们将其从功能上划分为通用型运算放大器与功能性运算放大器。本文首先从运放的基本概念与设计流程开始介绍,分析介绍了一些电路中常用性能指标的定义,如共模输入范围、输入失调电压、开环增益、输入阻抗等。随后对运算放大器失调的分类与失调原理着重进行了介绍,并例举了一些工程中常用的运放修调技术。然后详细介绍了一种基于数字修调技术的低失调运算放大器设计过程。这种运放主要应用于仪器仪表与一些对处理精度要求比较高的系统中。本设计采用的是两级运放,其中运放的输入级采用交叉导通法来实现轨到轨的恒跨导输入,后面连接一个折叠式cascode结构来保证运放的高增益;输出级采用的是前馈型AB类输出级,与普通AB类输出级相比,不仅能提供一个轨到轨输出,在高频段的性能也很好;偏置电路则是采用了一个零温漂的电压基准源,来保证偏置电流的稳定性;在数字修调模块,我们通过追踪N差分对的电流,再利用修调信号产生电路与熔丝阵列电路来减小运放的失调电压。本次设计采用华...

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究工作的背景与意义
    1.2 运算放大器的国内外研究历史与现状
    1.3 本文的主要内容与章节安排
第二章 运算放大器的理论技术
    2.1 运算放大器概论
    2.2 基础运算放大器电路及原理与设计流程
        2.2.1 基础运算放大器电路及原理
        2.2.2 运算放大器的设计流程
    2.3 运算放大器的基本性能指标
    2.4 本设计的指标要求
    2.5 本章小结
第三章 运放的失调分析及修调技术
    3.1 运算放大器的失调原理
        3.1.1 MOS器件对运放系统失调的影响
        3.1.2 CMOS工艺不理想对失调的影响
    3.2 运算放大器的修调技术
        3.2.1 斩波技术(CHS)
        3.2.2 相关双采样技术(CDS)
        3.2.3 自调零技术(AZ)
        3.2.4 数字修调技术(DigiTrim)
    3.3 本章小结
第四章 基于数字修调技术的CMOS运算放大器的设计
    4.1 运放的输入级电路设计
        4.1.1 传统的互补差分对输入级结构
        4.1.2 几种实现轨到轨恒定跨导的方法
        4.1.3 本运放的输入级设计
    4.2 运放的输出级电路设计
        4.2.1 几种运放的输出级结构
        4.2.2 本运放的输出级设计
    4.3 运放的偏置电路设计
        4.3.1 零温漂基准
        4.3.2 本运放的偏置电路设计
    4.4 数字修调电路设计
        4.4.1 序列信号产生电路设计(VCMCOM)
        4.4.2 熔丝阵列电路设计(A-TRIM-COMTRL)
        4.4.3 电流镜序列电路设计(A-TRIM)
    4.5 本章小结
第五章 运放的仿真分析与版图设计以及测试验证
    5.1 Spectre前仿
        5.1.1 共模输入电压范围
        5.1.2 运放的输出电压范围
        5.1.3 跨导
        5.1.4 共模抑制比(CMRR)
        5.1.5 带宽与相位裕度
        5.1.6 输入偏置电流
        5.1.7 失调电压(Vos)
        5.1.8 压摆率(SR)和建立时间(ts)
    5.2 版图设计
        5.2.1 版图设计常用规则
        5.2.2 电路总体版图
    5.3 Spectre后仿
        5.3.1 共模抑制比(CMRR)
        5.3.2 带宽与相位裕度
        5.3.3 压摆率和建立时间
    5.4 芯片测试验证
    5.5 本章小结
第六章 总结与展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间取得的成果



本文编号：3774427