低壓低功耗Rail-to-Rail CMOS運(yùn)算放大器.pdf

1、近年來，以電池作為電源的微電子產(chǎn)品得到廣泛使用，迫切要求采用低電壓的模擬電路來降低功耗，低電壓低功耗的模擬電路設(shè)計(jì)技術(shù)正成為研究的熱點(diǎn)。在模擬集成電路中，運(yùn)算放大器作為集成電路中最基本的單元，其重要性是眾所周知的。在低壓運(yùn)算放大器中，由于電源電壓的降低，信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍減小，同時(shí)，噪聲信號(hào)幅度相對(duì)增大，放大器的信噪比降低。為了擴(kuò)大信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍，低電壓運(yùn)放通常需要輸入輸出的信號(hào)范圍能達(dá)到全擺幅。 針對(duì)以上問題，本文做了如下工作：1

2、)對(duì)國內(nèi)外的相關(guān)研究動(dòng)態(tài)做了廣泛的調(diào)研，仔細(xì)比較了各種實(shí)現(xiàn)電路的優(yōu)缺點(diǎn)，研究各種電路的組成結(jié)構(gòu)和工作原理。在吸收已有的相關(guān)技術(shù)成果基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一個(gè)1.5V的低功耗rail-to-rail CMOS運(yùn)算放大器。2)根據(jù)CMOS工藝特點(diǎn)和要求，設(shè)計(jì)各模塊具體的電路形式，如輸入差分對(duì)，共源共柵級(jí)，低壓寬擺幅電流鏡，rail-to-rail輸出級(jí)，密勒補(bǔ)償電容等。特別是對(duì)于其中比較復(fù)雜的模塊，如共源共柵輸入級(jí)、低壓寬擺幅電流鏡等，根據(jù)其電路特

3、點(diǎn)來設(shè)計(jì)，使其性能最優(yōu)。3)設(shè)計(jì)了一個(gè)恒跨導(dǎo)rail-to-rail輸入級(jí)。當(dāng)輸入共模電壓變化時(shí)，不管它的輸入MOS差分對(duì)管處于強(qiáng)反型區(qū)還是弱反型區(qū)，輸入級(jí)的跨導(dǎo)保持不變；而且輸入級(jí)后面的電流加法電路和輸出級(jí)的靜態(tài)工作點(diǎn)也不會(huì)隨之改變。輸出級(jí)采用浮動(dòng)AB類輸出結(jié)構(gòu)，提高了輸出電壓的動(dòng)態(tài)范圍，達(dá)到rail-to-rail的輸出范圍，并提高了電路的功率效率。4)整個(gè)電路采用標(biāo)準(zhǔn)的中芯國際0.35μm CMOS工藝參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并經(jīng)過HSPI