【硕士论文】低电压、高精度运算放大器的设计研究.pdf

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1、华东师范大学硕士学位论文低电压、高精度运算放大器的设计研究姓名：郑学军申请学位级别：硕士专业：微电子与固体电子学指导教师：赖宗声20020101摘要运冀放大器广泛羯子各种模{彗l电路、数摸混合邀黯中，掰隧羞电路电源电基的不断降低，低电聪商精度运放设计正成为人们研究的热点。电源电压的降低也使得倍号的动态范围极大减小，邋就要求运算放大器能做到输入轨对轨和输出轨对孰。这势毅型豹鞔对鞔强压运簸霹戳曩予DVD援救器、声卡、手瓿、GPS系统等电路。国外在这方面已经有成熟产品，备大模拟电路芯片公司都推出了自己的相威产

2、品，如意法半导体的TSl85X系列、AD公司的AD860X系列、线性技术公司LTl80X系列等等。西墓内摆关方嚣熬辑究爨提少。为了改变这转落惹麴局面，对低电压运算放大器的研究就十分必瓣。本文主要完成了以下几项工怍：1。对国蠹终豹秘关硬究凌态皴了广泛麴诱疆，仔缎魄鞍了各秘实瑷邀踌的优缺点，如输入级的三倍电流镜法、冗余差分对法、电平移能法等，输出级的大摆幅输出缴、超低电压输出级等。2，在文麸综舍静萎礁上，设诗了一耱赣戆龟路结稳。羧入级采耀p醚0s差分输入对和NMOS输入差分对并联的结构，从黼实现共横输入范围

3、．扩大到电源的正负两端，并且通过两个源级跟随器平移NMOS输入管跨罢基线，霞NMOS浚入警窝PMOS赣天警跨撼燕线弱适当交叠，从而保持了这个输入级的跨导在繁个共模输入范豳内保持恒定。输出级采用必源结构的互补推挽输出结构，提高了输出电压的动态范围。著镬弱翠乏类瓣辕密续稳，提裹了激鼹茨功率效搴。3．用Star-Hspice仿真软件对电路仿真，在士1．5v电源电压、直流10K．Q负载、交流10pF负载的情况下，整个共模电压范围内跨导基本保持恒定，灵蠢18％嚣交豫，壹滚增益90dB，单建增簸繁宽10MHz，稳整

4、裕度80魔，压摆率10V／uS。4。采用上强0．6um双铝双多晶CMOS工艺及设计规则并完成了版图设计工传，溺薅奔缮了驻澄设诗援弱中瓣注意弱阉髹。竣诗数蘩惹交餐无锡上华流片。关键字：模拟集成电路运算放大器低电压轨对轨CMOS集成电路AbstractOperationalamplifieriswidelyusedinallkindsofanalogandmixed—modecircuit．Astheindustrymovestowardslowerpowersupplyvoltages，moreandmo

5、repeopleputthereeffortonthestudyoflow—voltageprecisionop—amp．Thelowersupplyalsomakesthedynamicrangeofsignalreduced．111isrequirestheop-amparail—to-railinputandoutputstage，Thenewrail-to—raillow-voltageop—ampcallbeappliedinDVDplayer,soundcard，cellphone，GPSs

6、ystemandsoon．Productsofthiskindofop·ampareavailablefrommanyfamousintegratedcircuitscompanies，suchasTSl85XseriesofSTMieroelectronics。AD860XofAnalogDeviceInc．，L1、180XofLinearTechnologyCorporationandsoon．Ontheotherhand．verylittleresearchworkhasbeendoneinour

7、country．Inordertochangethisbackwardsituation．theresearchworkontllelow-voltageop—ampisnecessary．ThemainworkhasbeenfinishedinPaDerisbelow：1．Allkindsofstructureoflow-voltageoD-ampwerecomparedandanalyzed，suchasthethree．timescurrent，redundantdifferencepair,DC

8、levelshifterinputstage，largecurrentoutput，verylow-voltageoutputstage．2．anewcDcuitwasdesignedOnthebaseofthestructureofotherPapors．Acomplementaryinputstage，whichconsistsofaP-channelpairandaN—charmeIpair,wasusedinthecircuit．s