CMOS電流反饋運(yùn)算放大器的研究與設(shè)計(jì).pdf

1、電流反饋運(yùn)算放大器(Current Feedback Operational Amplifier,簡(jiǎn)稱(chēng) CFOA)是一種新型高速運(yùn)放,其顯著特點(diǎn)是:電路具有與增益無(wú)關(guān)的高線性帶寬,不存在增益帶寬積限制;同時(shí)在轉(zhuǎn)換速率、頻率特性、動(dòng)態(tài)范圍等方面也具有良好的性能。
　　本文把CFOA歸納為傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的CFOA和新結(jié)構(gòu)的CFOA這兩種不同類(lèi)型,對(duì)它們的閉環(huán)結(jié)構(gòu)作了詳細(xì)的分析。電路的設(shè)計(jì)采用了0.18μm CMOS工藝,電源電壓1.8V,用

2、Cadence IC軟件對(duì)電路進(jìn)行了設(shè)計(jì)和仿真。本文主要工作有:
　　(1)設(shè)計(jì)了一個(gè)傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的CFOA,其第一級(jí)是第二代的電流傳輸器(CCII+),第二級(jí)是電壓緩沖級(jí)。它的輸入采用了軌到軌的結(jié)構(gòu)以增大電壓跟隨范圍;輸出采用了AB類(lèi)推挽結(jié)構(gòu),在降低功耗的同時(shí)提高了電流的驅(qū)動(dòng)能力;仿真結(jié)果表明該CFOA的電壓跟隨擺幅為0V~1.8V,電壓跟隨的-3dB帶寬為322.8MHz,電流驅(qū)動(dòng)能力為-1.2mA~1.2mA,X端的小信號(hào)阻抗為

3、50Ω,Z端的小信號(hào)阻抗為220KΩ,共模抑制比為46.29dB,靜態(tài)功耗為406.8μW。
　　(2)設(shè)計(jì)了一個(gè)新結(jié)構(gòu)的 CFOA,其第一級(jí)為 CCII+,第二級(jí)為運(yùn)算放大器。第一級(jí)CCII+的輸入采用了軌到軌的結(jié)構(gòu)以增大電壓跟隨范圍,輸出采用了AB類(lèi)推挽結(jié)構(gòu)以降低功耗,第二級(jí)的運(yùn)放采用了帶調(diào)零電阻的密勒補(bǔ)償方式以改善運(yùn)放的頻率響應(yīng)。仿真結(jié)果表明第二級(jí)的運(yùn)放增益為72.37dB,單位增益帶寬為370MHz,相位裕度60°。CFO

4、A的電壓跟隨擺幅為80mV~1.8V,電壓跟隨的-3dB帶寬為430 MHz,電流驅(qū)動(dòng)能力為-700μA~700μA,X端的小信號(hào)阻抗約為160Ω,Z端的小信號(hào)阻抗為228 KΩ,共模抑制比為79.4dB,靜態(tài)功耗為455.4μW。
　　(3)在對(duì)帶隙基準(zhǔn)源進(jìn)行深入理解的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了一個(gè)低溫漂系數(shù),低功耗,多輸出的帶隙基準(zhǔn)電壓源,該基準(zhǔn)電壓源可以輸出0.9V和0.5V的穩(wěn)定電壓,溫漂系數(shù)僅為3.36ppm/℃,功耗100μW,電源