一种高精度低噪声运算放大器的设计

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1、朵ｉ种成＊著ＵＫＩＶＥＲ＆ＩＴＹＯＦＥＬＥＣＴＲＯＮｌ亡ＮＣＬＯＧＹＩＩＣ田ＣＥＡＮＤＴＥＣＨＮＯＯＦＣＨＮＡ硕±学位论文ｇＭＡＳＴＥＲＴＨＥＳＩＳ＾ｓｓｅ．Ｖ论文题留－賊精度低噪声這算放大器的设计ＢＢ－？．ｍｖｖ／＾．：学科专业微电子学与固体电子学学号２０１３２１０３０３２８化者姓名范圃亮指导教师张圃俊教授独创性声朗本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究王作及取得的研究成果。据

2、我所知，除了文中特别加Ｗ标注和致谢的地方夕ｈ，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。作者签名：年衫月＾日；日期１Ｗ自论义使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论义的规定，有权保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可臥将学位论文的全、部或部分内容

3、编入有关数据库进行检索，可采用影印缩印或扫描等复制手段保存汇编学位论文。，（保密的学位论文在解密后应遽守此规定）１＾建甸作者签；淹导签名：名师＿＾）曰期：＞年月（／／＾分类号密级注1UDC学位论文一种高精度低噪声运算放大器的设计（题名和副题名）范国亮（作者姓名）指导教师张国俊教授电子科技大学成都（姓名、职称、单位名称）申请学位级别硕士学科专业微电子学与固体电子学提交论文日期2016.03.18论文答辩日期2016.05.18学位授予单位和日期电子科技大学2016年06月答辩委员会

4、主席评阅人注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。DesignofAHighPrecisionandLowNoiseOperationalAmplifierAMasterThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:MicroelectronicsandSolid-StateElectronicsAuthor:FanGuoliangSupervisor:ZhangGuojunSchool:SchoolofMic

5、roelectronicsandSolid-StateElectronics摘要摘要运算放大器是集成电路中非常关键的部分。例如，放大器是数据转换器，滤波器，传感器等高级系统的核心部件，放大器的性能高低往往决定了一个系统的整体性能，甚至限制了系统的进一步发展。自从十九世纪六十年代Widlar研制成功第一个商用放大器开始，放大器发展迅速。从最初的低密度，大尺寸，高功耗等，逐渐向高集成度，极小尺寸，低压低功耗发展。如今，特征尺寸已经进入纳米级。工艺发展给模拟IC带来益处的同时也伴随着诸多挑战。近些年来，随着消费电子

6、，通信，计算机和网络等的发展，系统的复杂度也越来越高，对各种子系统(如放大器等)和元器件的要求也更严苛。放大器性能的提高又反过来提高了系统的性能。总之，各种电子系统和放大器相互促进，相互发展。即便到了今天，深入研究运算放大器，不断提出新的运放结构和改进运放的性能，依然具有十分重要的意义。本文主要设计了一个高精度低噪声运算放大器，主要用于滤波器和低噪声应用领域。首先介绍了噪声的一些基础知识，然后从工艺，器件，电路结构等领域探讨了如何较小噪声和失调，这决定了输入级的选择。为实现高低频增益，中间级采用折叠式共射共基

7、结构。为隔离负载，提高线性度，提高驱动水平，采用了doublebuffer结构。为得到稳定可控的电流，本文采用峰值电流源电路来实现。为了实现大的带宽，第二级内部采用了前馈补偿来旁路特征频率较低的PNP晶体管。稳定性方面，我们采用传统的调零电阻式miller补偿。本文所用的工艺是上海先进半导体（ASMC）4μm双极型工艺，采用了Hspice软件进行仿真，Cadence进行版图的绘制和验证，并最终流片测试。仿真得到的等效输入噪声电压是2.465nV/Hz，转换速率（SR）为2.61V/μs，输入失调电压为0.01

8、46mV，低频增益131.3dB，共模抑制比（CMRR）170dB，单位增益带宽（GBW）为6.06MHz，相位裕度（PM）为51.7°。版图面积为4100μmx2590μm。整个电路具有极低噪声与失调，实现了预期目标。关键词：模拟集成电路，放大器，低噪声，低失调IABSTRACTABSTRACTOperationalamplifierisoneofthemostcriticalbuildingbl