高性能运算放大器研究与设计

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1、高性能运算放大器研究与设计刘　萌1，2（1.贵州大学电子科学系，贵州贵阳550025；2.贵州省微纳电子与软件技术重点实验室，贵州贵阳550025）【摘　要】应用0.5umCMOS工艺，在5V电压下设计了一个放大倍数为81.29dB的二级运算放大器，采用了密勒补偿的方法对电路进行补偿，相位裕度达到64度。偏置电路中采用cascode连接结构确保偏置稳定。另外输入级采用差分输入，增强电路抗干扰能力。.jyqkos镜像电流源。通过在M12上串联电阻R1，使的晶体管M12和M13失配。电阻R1决定了偏置电流I1的大小。M11与M

2、13接为二极管形式，为cascode连接的M10提供偏置电压，这种cascode结构减小了沟道长度调制效应造成的电流误差。由于镜像电流源M8和M9的作用，M12与M13通过的电流是相等的I1.可得可以得到偏置电流为从上式中可以看到，I1仅与电阻R1阻值和晶体管M12和M13的尺寸有关，不受电源电压的影响。因而可以通过调节电阻R1和晶体管M12和M13的尺寸来调节偏置电流的大小。每个晶体管的Gm都正比于，因为可以通过I1求出每个晶体管的跨导。输入级放大电路由M1-M5组成。其中M5为输入级提供稳定的偏置电流。而M1和M2是一

3、组差分输入对，相比单端输入可以有效地抑制共模信号干扰。M3和M4作为有源负载。输出级由M6、M7组成。M6是共源放大结构，M7提供偏置电流也作为第二级的输出负载。相位补偿电路由电阻R0和电容Cc构成。跨接在输出级的输入和输出之间。绘制电路的简单的等效模型如图2。图中两级都是互导放大器，第一级电压增益为：A1=Gm1R1=ɡm1（r2‖r4）第二级位：A2=Gm2R2=-ɡm6（r6‖r7）所以总的放大倍数估计为：A=A1A2=-ɡm1ɡm6（r2‖r4）（r6‖r7）由等效电路可以得到两个KCL等式可得电路的传输函数为在第

4、二级的输入和Cc之间串联串接一个电阻,可以通过调节阻值的大小来实现调节零点的作用。串联后系统函数的极点不发生变化，零点变为通常将零点移动到略大于单位增益带宽的地方，以获得足够大的相位裕度，确保电路稳定。２　仿真结果图3给出了用cadence中的spectre仿真的幅频和相频特性。可以看到仿真结果和理论基本吻合，增益能达到81.29dB，相位裕度达到64度。单位增益带宽26.74MHz。３　结束语本文设计了采用米勒补偿的二级运算放大器，即在输出级和输入级间串联补偿电容和电阻。即提高了增益，又增加了运算放大器的单位增益带宽，同

5、时保证了相位裕度在60度以上，保证了电路的稳定。.jyqkOS集成运算放大器的研究与设计[J].微电子学,2007,03:414-416+420.［2］李建中,汤小虎,魏同立.一种低电压CMOS折叠-共源共栅跨导运算放大器的设计[J].微电子学,2005,04:412-415.［3］柳逊,闫娜,吴晓铁,程君侠.一种高性能运算放大器的设计[J].微电子学与计算机,2005,06:28-30+33.［4］BehzadRazavi．DesignofAnalogCMOSIntegratedCircuits[M]．西安交通大学出版社

6、,2002,12:141-143．［责任编辑：刘展］