隨著社會(huì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,電子消費(fèi)品快速的進(jìn)入日常生活的方方面面。在市場(chǎng)的推動(dòng)下,集成電路行業(yè)對(duì)芯片的要求越來(lái)越高。放大器作為模擬電路和數(shù)�；旌想娐纷畛Ｒ�(jiàn)最重要的模塊之一,其性能直接影響電路的整體性能。隨著電源電壓的逐步降低,軌對(duì)軌運(yùn)放放大器已經(jīng)成為放大器的重要發(fā)展方向。目前如何設(shè)計(jì)一款具有高增益、寬帶寬的軌對(duì)軌運(yùn)算放大器已經(jīng)成為了研究熱點(diǎn)。本文在查找國(guó)內(nèi)外軌對(duì)軌運(yùn)算放大器的文獻(xiàn),研究和分析軌對(duì)軌運(yùn)放工作原理和特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了一款高增益寬帶寬軌對(duì)軌運(yùn)算放大器。該運(yùn)放采用三級(jí)結(jié)構(gòu)以達(dá)到很高的增益。第一級(jí)為折疊式共源共柵結(jié)構(gòu),采用輪流開(kāi)啟的互補(bǔ)差分對(duì)以保證軌對(duì)軌輸入和跨導(dǎo)的恒定,中間級(jí)采用非對(duì)稱的套筒式共源共柵結(jié)構(gòu),與普通對(duì)稱式套筒式共源共柵結(jié)構(gòu)相比,在達(dá)到相同輸入跨導(dǎo)的基礎(chǔ)上,可節(jié)省1/3的功耗,減小1/3的輸入對(duì)和負(fù)載的版圖面積。輸出級(jí)采用AB類前饋式輸出級(jí),做到了低靜態(tài)電流和低失真的折衷,同時(shí)達(dá)到了軌對(duì)軌的輸出。本文設(shè)計(jì)采用了帶有調(diào)零電阻的嵌套密勒補(bǔ)償,構(gòu)造左零點(diǎn)抵消第二極點(diǎn)以獲得更高的系統(tǒng)穩(wěn)定性�；鶞�(zhǔn)采用PTAT電流源以及基于PTAT電流源生成的電壓基準(zhǔn)源。PTAT電流源作為運(yùn)放輸入對(duì)的尾電流源以獲得隨溫度變化相對(duì)恒定的輸入級(jí)跨導(dǎo)。電壓基準(zhǔn)源作為參考電壓供偏置電路使用,來(lái)獲得一些固定的偏置電壓。本文設(shè)計(jì)基于0.5μm的BCD工藝,使用Spectre仿真。仿真結(jié)果表明,常溫時(shí)在2.7V的電源電壓下,軌對(duì)軌運(yùn)算放大器的開(kāi)環(huán)增益達(dá)146dB,單位增益帶寬66MHz,相位裕度61°,壓擺率為128V/μs,電源電壓抑制比為107dB,共模抑制比為123dB,跨導(dǎo)隨輸入共模范圍變化率為7%。輸入共模電壓范圍0~2.7V,輸出共模電壓范圍0~2.7V,實(shí)現(xiàn)了軌對(duì)軌輸入和軌對(duì)軌輸出。
【學(xué)位單位】：湘潭大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TN722.77
【部分圖文】：

入電壓范圍是指運(yùn)算放大器輸入極正常工作時(shí)輸入電壓信號(hào)的言，輸入共模電壓范圍被擴(kuò)展到整個(gè)電源電壓范圍。 是輸入共模電壓范圍的仿真電路圖，輸出端與反相端相連，運(yùn)算式。同相端輸入信號(hào) Vin+從-0.5V 到 3.3V 進(jìn)行掃描，仿真結(jié)果如模電壓范圍為 0~2.7 V，達(dá)到了工作電壓范圍，達(dá)到了軌對(duì)軌的VDDGNDVoutVin+Vin-V1圖 3.33 輸入共模電壓范圍仿真電路

圖 3.36 輸出動(dòng)態(tài)范圍仿真結(jié)果跨導(dǎo)的仿真跨導(dǎo)的仿真可以將運(yùn)放接成圖 3.33 的單位增益模式，將端電壓范圍為 0~2.7V，做直流掃描。以看出，輸入級(jí)的總跨導(dǎo)基本保持相對(duì)恒定。其最大值g.9681mS，則跨導(dǎo)隨輸入共模電壓的變化率為 2.99%。M1:0 3.00562mSM2:1.35 3.05699M3:2.7 2.9681mS

對(duì)于輸入級(jí)跨導(dǎo)的仿真可以將運(yùn)放接成圖 3.33 的單位增益模式，將兩差分對(duì)的跨導(dǎo)相加，然后同相端電壓范圍為 0~2.7V，做直流掃描。從圖3.37可以看出，輸入級(jí)的總跨導(dǎo)基本保持相對(duì)恒定。其最大值gmmax=3.05699mS,最小值 gmmin=2.9681mS，則跨導(dǎo)隨輸入共模電壓的變化率為 2.99%。M1:0 3.00562mSM2:1.35 3.05699M3:2.7 2.9681mS圖 3.37 輸入跨導(dǎo)隨輸入共模電壓仿真結(jié)果
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本文編號(hào)：2839678