一種高壓運(yùn)算放大器的設(shè)計(jì).pdf

1、1959年，世界上第一塊集成電路在美國誕生。在此后的50年里，集成電路的設(shè)計(jì)技術(shù)獲得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。運(yùn)算放大器作為模擬電路單元的核心模塊，它的重要性日益受到人們的重視。人們在低電壓運(yùn)算放大器設(shè)計(jì)領(lǐng)域取得了巨大的成就，但在高壓運(yùn)算放大器設(shè)計(jì)領(lǐng)域，由于高壓工藝的限制以及功率器件散熱問題的影響，使得高壓運(yùn)放的發(fā)展遠(yuǎn)不如低壓器件。近年來，由于在一些高壓應(yīng)用領(lǐng)域，如馬達(dá)控制系統(tǒng)、壓電傳感器以及打印機(jī)驅(qū)動等電路中對高壓運(yùn)算放大器的迫切需求，使得對

2、高性能高壓運(yùn)算放大器的設(shè)計(jì)成為一項(xiàng)最緊迫的任務(wù)。 本文正是針對上述問題，通過深入研究運(yùn)算放大器的工作原理以及高壓功率器件耐壓原理及高壓BCD工藝和高壓SOI工藝，運(yùn)用德國Xfab工藝設(shè)計(jì)了一種運(yùn)用于壓電傳感器以及電腦和真空界面的雙高壓運(yùn)算放大器。該運(yùn)放的供電電壓為±175V，輸出電流為60mA，直流電壓增益為106dB，轉(zhuǎn)換速率為40V/uS，功耗為200mW。MOSFET輸出使運(yùn)放避免了二次擊穿限制，其功耗維持在最小值，每個放

3、大器靜態(tài)額定電流只有2mA。 根據(jù)電路要求選擇了合適的結(jié)構(gòu)，在第一級采用雙端輸入、單端輸出結(jié)構(gòu)，并用四個二極管作為輸入保護(hù)電路。第二級使用共源電路，恒流源作為有源負(fù)載以提高增益。輸出級采用B類推挽共漏放大器，其最大效率可達(dá)78.5％，完成了主電路的設(shè)計(jì)。另外為了提高電路在頻率和溫度較高時的穩(wěn)定性，采用了外部密勒補(bǔ)償和外部負(fù)反饋的方法。文章的最后對電路的重要參數(shù)如直流增益、相位裕度及轉(zhuǎn)換速率等做了比較詳細(xì)的分析與推導(dǎo)，并在SUN工