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1、华中科技大学硕士学位论文高增益高速运算放大器的研究与改进姓名：尹璐申请学位级别：硕士专业：软件工程指导教师：刘政林20070101摘要运算放大器是模拟电路的最重要的模块之一，是所有线性电路中最重要的基本单元电路。它广泛地用于诸如功率放大器、定时器、稳压器、高灵敏度测量电路等场合。有些模拟和混合信号系统中电路一些重要性能由运放的速度和精度所限制。例如：开关电容滤波器、系统A/D转换器、采样保持电路、流水线A/D转换器等电路。在这些电路中运放的建立时间要求很精确，还要达到一定的速度。这些因素决定了高增益、高速，是这些模拟和混合信号系统中运算放大器的两个
2、最重要的特性。论文主要研究如何提高运算放大器增益和速度，并在此基础上设计了一种高速高增益CMOS运算放大器。本文首先比较了提高放大器增益传统技术的优缺点，继而引出了正反馈运算放大器。接下来分析了正反馈运算放大器开环极点的边界条件，并以此作为理论基础，利用正反馈负电导增益增加技术设计运算放大器。在设计过程中还利用负载补偿技术改善放大器的增益带宽，以及动态偏置技术改善放大器的转换速率。该运算放大器基于0.6μmBiCMOS工艺。本文最后对设计的运算放大器进行仿真验证，通过Hspice仿真表明：该放大器在单电源3.3V供电时，可以达到70dB左右的增益,
3、静态功耗只有0.01mW,建立时间100ns左右，正/负转换速率分别为20.5V/μS和43V/μS。各项技术指标满足设计要求。关键词：高增益，高速,运算放大器，正反馈增益增加，负载补偿，动态偏置，稳定性IAbstractOperationalamplifier(opamp)circuitisoneofthemostimportantmoduleintheanalogcircuit,anditisthemostimportantbasicunitinthelinearcircuit.Opampiswidelyusedinthepoweramplif
4、ier,timer,regulatorandhighsensitivemeasuringcircuits.Manyanalogandmixedsignalsystemshaveperformancethatislimitedbythesettlingbehaviorofopamps.Theseincludeswitchedcapacitorfilters,algorithmicA/Dconverters,sigma-deltaconverters,sampleandholdcircuits,andpipelinedA/Dconverters.Int
5、hesecircuitsthesettlingbehavioroftheopampdeterminestheaccuracyandthespeed.So,highgainandhighspeedaretwoofthemostimportantcharacteristicsofopamps.Inthisthesis,analysedanddesignedthearchitectureofthenewtypeCMOShighgainhighspeedoperationalamplifier.Basedoncomparingtheconventional
6、approachestoachievinglowfrequencygainboosting,thedesignedamplifierinthisthesisusedthepositivefeedbackgain-enhancementtechniques.Andopen-looppoleboundsforpositivefeedbackoperationalamplifiersarederived.Itprovidescircuitdesignerswithstabilityguidelinesforpositivefeedbackamplifie
7、rdesign.Inordertohavethebettersettlingperformance,thedesignedamplifierusedthetechniquesofload-compensationanddynamicbiasing.Thisamplifierisusedthe0.6umBiCMOSprocess.Whenthepowersupplyis3.3V,theamplifiersimulationresultsindicatedthatitsstaticpowerconsumesonly0.01mW,achievesabou
8、t70dBdcopengain.Andthesettlingtimeisonly100ns,thePositive/neg
