轨到轨CMOS运算放大器的研究与设计

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1、分类号TN432密级筮五．重庆邮电大学硕士学位论文论文题目轨到轨CMOS运算放大器的研究与设计英文题目——Thedesignofrail-t—o-railCM—OS竺巳竺翌!i竺坠璺!垒坐卫墅!!!硕士研究生乔红斌指导教师熊平(研究员)论文提交日期2Q羔垒：垒．论文答辩日期2Q13：曼堇曼论文评阅人王品红【蟹究豆)答辩委员会主席刘玉奎2013年5月18日独创性声明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工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得重废壑虫太堂或

2、其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我～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。学位论文作者签名：系红斌签字日期：讼7三年主月27日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解重麽自巨电太堂一有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权重庆龊直太堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、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适用本授权书)学位论文作者签名：磊多碱导师签名：醴手签字日期：砂B年s月

3、≯7日签字日期：2-a13年5月弓f日11重麽整电太堂亟±i金塞摘要运算放大器作为一种最基本的模块在任何模拟和数字电路中都是不可或缺的。而且其稳定性能以及精确度对整个系统的性能起到了尤为关紧的作用。近年来，随着科学的发展电子产品走进了我们的生活，越来越多的便携电子产品对电压的要求以及随着SOC(SystemOnC11ip)的迅速发展，用深亚微米标准CMOSI艺的模拟集成电路的设计己成为当前芯片设计的一种趋势。CMOS运算放大器是模拟电路中重要基本单元，该单元不但要具有传统运放的基本特性，如高增益、低失调等，而且随着低电源电压的要求，还必须具备接近于电源电

4、压和地之间(轨到轨)的输入共模范围和输出摆幅。本文在深入了解国内外轨到轨运放研究动态的基础上，研究了各种轨到轨恒跨导的实现方法，如电流控制法、二极管控制法、最值电流控制法、宽长比控制法，以及上面方法的具体电路实现形式，并讨论了每种形式的优点与缺点。同时讨论了运算放大器的输出级电路，关键是可以实现轨到轨输出、主要讨论了低失真的AB类输出结构，包括反馈型和前馈型AB类输出结构的工作原理、工作电路以及电路的优缺点。本文设计了一个前馈型的轨到轨运算放大器。输入级采用一倍电流镜控制的互补差分对结构，以达到输入电压轨到轨以及输入跨导恒定的目的。输出级采用低失真的AB

5、类输出结构，提高了输出电压的范围和效率，达到了轨到轨以及低失真输出，提高了运放的负载驱动能力。基于无锡华润上华CSMC0．35¨mI艺，并经过CMenceSpec仃eI具仿真，在工艺库标准的电源电压3．3V和20pF负电容以及负载电阻为200K的情况下，运放的静态功耗为700uW,运放在整个共模范围内总跨导变化仅1．5％，电压增益变化仅为2％，直流增益为124dB，相位裕度为69度，单位增益带宽为8MHZ。关键词：运算放大器，轨到轨，恒跨导，恒增益AbstractOperationalamplifierasabasicmodllleinanyanalog

6、anddigitalcircuitsisindispensable．Anditsstabilityandaccuracyoftheperformanceofthewholesystemhaveplayedallimportantroleinparticularmatter．Inrecentyears，withthedevelopmentofscienceandelectronicproductsintoOurlife，anincreasingnumberofportableelectronicproductsdemandforvoltageandwith

7、therapiddevelopmentofSOC(SystemonChip)，withthede印sub—micronstandardCMOSanalogintegratedcircuitdesignhasbecomeatrendofthecurrentChipdesign．CMOSoperationalamplifierisimportantbasicunitinanalogcircuits，thisunitnotonlyhasthebasiccharacteristicsoftraditionalop-amp，suchashigllgain,lowd

8、isturbance，andaslowsupplyvoltagerequirem