CMOS运放的仿真经验总结

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1、主要内容运算放大器的技术指标总表双输入单输出运放性能参数仿真规范全差分运放性能参数仿真规范跨导运放（OTA）性能参数仿真规范运放的其它性能参数仿真规范运算放大器的技术指标总表直流仿真分析(DCanalysis)是其他所有仿真的基础，在瞬态分析、交流分析等分析的过程中，首先就是要计算工作点。直流仿真交流小信号分析(ACanalysis)是用来计算电路的小信号频率响应特性。在分析时，仿真器首先计算电路的直流工作点，交流仿真然后建立电路的工作点处的线性模型，并以此计算电流的频率响应。仿真时需要设置专门的交流信号源。瞬态

2、仿真分析（transientanalysis）是在给定的输入激励下，在设定的时间范围内计算电路的时域瞬态响应性能。要验证瞬态仿真设计电路的稳定性、速度、精度等问题必须经过各种情况下的瞬态分析才能作出正确的判断。运算放大器的技术指标总表参数类型符号参数名称单位I电流电源mACCg正向跨导μSmV线性输入范围VID直g/I跨导与偏置电流的比值1/VmbiasICMR共模输入范围VV输入失调电压mV流OSαV输入失调电压温度系数μV/oCOSI输出峰-峰电流mAOPPV输出峰-峰电压VOPP参数类型符号参数名称单位A开

3、环增益dBVOGBW单位增益带宽MHz交PM相位欲度oCPSRR电源电压抑制比dBCMRR共模抑制比dB流R差模输入电阻kΩIDR输出电阻kΩO参数类型符号参数名称单位SR转换速率V/μS瞬TS建立时间STHD总谐波失真态Bw全功率带宽MHzfullV电源电压VCCP允许功耗mV极DV差模输入电压范围VIDR限V偏置端直流输入电压VBIT工作温度OCA主要内容运算放大器的技术指标总表双端输入、单端输出运放性能参数仿真规范全差分运放性能参数仿真规范跨导运放OTA性能参数仿真规范运放其它特性参数仿真双端输入、单端输出

4、运放——直流仿真失调电压(voltageoffset)的仿真在实际运放中，当输入信号为零时，由于输入级的差分对不匹配及电路本身的偏差，使得输出不为零，而为一个较小值，该值为输出失调电压，折算到输入级即为输入失调电压V。OS图1输入失调电压仿真电路V=

5、V-V

6、(mV)OSOIN双端输入、单端输出运放——直流仿真失调电压温度系数αV的仿真OS输入失调电压随温度的变化率，仿真电路同输入失调电压的仿真。仿真时对温度进行DC分析。即.DCtemp-401151测试输出电压DC波形即可图1输入失调电压仿真电路双端输入、单端

7、输出运放——直流仿真共模电压输入范围的仿真对理想运放，当输入共模电压时，输出应为零，而对实际运放，输入共模电压时，输出不为零，当共模电压超过一定值时，运放不能再对差模信号进行正常放大。在共模电压不断增大时，使得CMRR下降6dB的共模电压为正向共模电压Vicm(+)，同理，CMRR图2共模电压输入范围仿真电路下降6dB时的负向共模输入电压为Vicm(-)，则共模输入范围为：Vicm(-)~Vicm(+)双端输入、单端输出运放——直流仿真输出动态范围(outputswing)的仿真输出动态范围是在额定的电源电压和额

8、定的负载情况下，运放可提供的没有明显失真的输出电压范围。显然，输出摆幅是受负载电阻的影响。当负载电阻太小时，输出摆幅将由输出级的电流决定，为图3输出动态范围的仿真电路Io*RL。双端输入、单端输出运放——交流仿真开环增益、增益带宽积、相位欲度的仿真开环增益：低频工作时(<200Hz)，运放开环放大倍数。增益带宽积：随着频率的上升，A会0开始下降，当A下降到至0dB时的频率0为GBW。相位欲度：为保证运放的工作稳定性，当增益下降到0dB时，相位的移动应小图4开环增益仿真电路于180度。一般取PM=60°，即相位的移

9、动应小于120°。双端输入、单端输出运放——交流仿真闭环频率特性的仿真闭环频率特性是与开环频率特性相关的，它是开环频率特性的一种验证，如果开环时的相位欲度不够，在闭环曲线的转折频率处就会出现过冲，相位欲度越低，过冲越大，一般在相位欲度为60°以上时，才没有过冲。图5闭环频率特性的仿真电路双端输入、单端输出运放——交流仿真共模抑制比(CMRR)的仿真CMRR即为差模电压增益与共模电压增益之比，并用对数表示。CMRR=20log(Aid/Acm)CMRR越大，则运放的对称性越好。对右图电路进行AC分析时，观察图6共模

10、抑制比仿真电路Vout的波形。1/Vout即为CMRR值双端输入、单端输出运放——交流仿真电源电压抑制比(PSRR)的仿真PSRR定义为从输入到输出的增益除以从电源到输出的增益。即PSRR=-20log[(1/Av)*(dVout/dVdd)]当双电源供电时，此时应分别给出正负电源的PSRR；而对于单电源供电时只要给出电源电压的PSRR即可。图7PSRR仿真电路右图仿真时