低電壓CMOS可調(diào)增益跨導(dǎo)運(yùn)算放大器的設(shè)計(jì)與應(yīng)用.pdf

1、集成電路是當(dāng)今電子與通信領(lǐng)域的一門前沿學(xué)科，世界各國(guó)都投入巨大的人力和財(cái)力去促進(jìn)集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，隨著近些年移動(dòng)消費(fèi)電子對(duì)電路的性能、功耗、集成度等方面的要求越來(lái)越高，半導(dǎo)體集成電路更是得到了迅猛發(fā)展。跨導(dǎo)運(yùn)算放大器作為模擬集成電路中最基礎(chǔ)同時(shí)也是用途最廣泛的單元之一，更是受到了極大的關(guān)注，它不僅可以用于模擬信號(hào)的運(yùn)算、處理、變換，還可以直接用在開關(guān)電路中，其性能的好壞更是直接影響到整個(gè)模擬集成電路的性能。
　　本文主要是針對(duì)跨

2、導(dǎo)運(yùn)算放大器進(jìn)行了研究、設(shè)計(jì)和應(yīng)用。本文的主要工作包含:
　　(1)從基本跨導(dǎo)運(yùn)算放大器的原理出發(fā)，簡(jiǎn)明扼要的介紹了現(xiàn)有CMOS跨導(dǎo)運(yùn)算放大器的電路結(jié)構(gòu)，在此基礎(chǔ)上提出了本文所設(shè)計(jì)的低電壓可變?cè)鲆婵鐚?dǎo)運(yùn)算放大器。電路從三個(gè)方面對(duì)現(xiàn)有跨導(dǎo)運(yùn)算放大器進(jìn)行了改進(jìn)，具體是在輸入級(jí)采用了信號(hào)衰減技術(shù)，提升了電路的線性度;使用復(fù)制更加精準(zhǔn)的電流鏡結(jié)構(gòu)來(lái)減小電路的誤差;在輸出級(jí)使用超級(jí)折疊共源共柵結(jié)構(gòu)去提升電路的增益。通過(guò)模擬仿真顯示該OTA的

3、直流開環(huán)增益在53dB至68dB之間可調(diào)，靜態(tài)功耗最小為540μW，單位增益帶寬為68dB至79MHz，在1MHz時(shí)的等效輸入噪聲為29nV/√kHz至32nV/√kHz，在電源電壓為±0.8V的情況下，線性區(qū)間為±0.55V，整個(gè)跨導(dǎo)放大器具有低電源低壓、增益可調(diào)、單位增益帶寬大、線性度高、功耗低等特征。
　　(2)將本文所設(shè)計(jì)的低電壓CMOS可調(diào)增益跨導(dǎo)運(yùn)算放大器應(yīng)用到電壓模式三端輸入單端輸出OTA-C多功能濾波器中。此濾波器

4、的電路結(jié)構(gòu)僅由三個(gè)OTA以及兩個(gè)電容構(gòu)成，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在不改變電路主體結(jié)構(gòu)的情況下，只需要改變輸入端的電壓組合就可以完成低通、高通、帶通、帶阻四種濾波功能的轉(zhuǎn)換，且截止頻率可以通過(guò)控制OTA的增益來(lái)進(jìn)行控制，具有很好的實(shí)用性。
　　(3)在完成濾波器設(shè)計(jì)的情況下還基于本文所設(shè)計(jì)的OTA電路設(shè)計(jì)了一個(gè)環(huán)形振蕩器。整個(gè)振蕩器電路由5個(gè)級(jí)聯(lián)OTA和兩個(gè)模擬電阻構(gòu)成，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，版圖面積小，易于集成在芯片上，并且可以通過(guò)調(diào)整OTA的增益來(lái)