CMOS集成运算放大器的研究与设计

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1、摘要摘要随着集成技术的发展，SOC(System．on-Chip)已经变成现实，并成为今后发展的重要方向。SOC采用深亚微米工艺制造和低压单电源供电方式，因此其中的运放不但要具有传统运放的特性，如高增益，低失调等，还必须有尽量大的共模输入范围和动态输出幅度。论文中将采用0．25urnCMOS工艺，设计了一种3y单电源供电的集成运算放大器。所谓rail-to．rail运放就是指输入共模电压范围和输出信号幅度都达到极限值，即等于或接近电源电压的放大器。论文中将针对这一类运放的输入级进行深入的分析，并提出不同的实现方法。噪声限制了一个电路能够正确处理的最小信号

2、电平，现今的模拟电路设计者常要考虑噪声的问题，论文中详细分析了集成运放中的噪声的分析方法及噪声优化方法。对于超大规模CMOS来说，闩锁是一个富有挑战性的问题。本论文对深亚微米CMOS工艺的闩锁问题进行了一些分析和讨论，并详细讨论闩锁的触发机制和有效的防止闩锁的方法。关键词：深亚微米运算放大器rail-to-rail恒定跨导噪声闩锁效应AbstractAlongwiththedevelopmentofintegrationtechnology,SOC(System-on-Chip)iscomingtrue．Thetypicalcharacteristics

3、ofSOCarethedeepsubmicrometerprocessandlowpowerdesign．SosuchkindofOP—AMP(operationalamplifier)thatnotonlyhastraditionalcharacteristicssuchashighgain，lowoffsetbutalsohas谢deinputcommonmoderangeandoutputdynamicrangeisneeded．InthispaperanOP-AMPisproposedusing0．25umCMOSprocessat3Vsuppl

4、yvoltage．ThiskindofamplifierwillbewidelyusedinSOCdesign．Inordertomaximizethedynamicrange，alowvoltageOP—AMPmustbeabletodealwithsignalvoltagesthatextendfromrail—to—railofthepowersupply．InthispaperwewillmakedetailedanalysisofthiskindofOP-AMPs．Noiserestrictstheleastsignalthatacircuit

5、canworkexactly,SOanalogcircuitdesignerspaymoreattentiontonoisenow．Methodsofanalysisandoptimizationnoisearepresentedinthispaper．LatchupisachallengingissuefordeepsubmicrometerdimensionsCMOSprocess．ThetriggeringmodesoflatchupandsomemethodsofhowtoeffectivelyavoiditarediscussedinthisP

6、aper．KeyWords：deepsubmicrometer，OP—AMP，rail-to-rail，constanttransconductance，noise，latchupII南开大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。学位论文作者签名：南苟狮s年s月马日南开大学

7、学位论文版权使用授权书本人完全了解南开大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，同意如下各项内容：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供目录检索以及提供本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版；在不以赢利为目的的前提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。学位论文作者签名：南苛埘年歹月，多日经指导教师同意，本学位论文属于保密，在>年解密后适用本授权书。指导教师签名：愫硎学位论文作者

8、签名：丙钎J解密时间：年月日各密级的最长保密年限及书写格式规定如下：l机密★20