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1、模拟集成电路实验——跨导放大器设计实验报告学院：电信学院班级：微电子23班姓名：游晓东学号：2120503069一、设计指标二、电路结构确定电路结构的原因：①根据设计指标②电路结构对称，匹配度高，OffsetCMRR,性能指标好③电路稳定性好，只有一个主极点④该电路为差分输入，单端输出，共模抑制比大，输出共模点较稳定三、电路原理概述该电路主要由三部分组成：带隙基准电流源、偏置电路、跨导放大器MM9~21构成一个跨导放大器，其中M13为尾电流源，向输入的差动对管提供电流偏置。MM11,12为输入差分对管，将小信号电压转换成小信号电流。MM9,14和MM10,17为两个对称的电流镜，比
2、例复制小信号电流。MM14,15与MM16,17为共源共栅结构，可以提高输出阻抗和开环增益。M18,M19,M20,M21为低压共源共栅电流镜，可以作为单端输出并且提高输出摆幅。MM0~8构成偏置电路部分，为跨导放大器提供偏置电流。M22~M34,0~2,0~2QQRR构成带隙基准电流源部分，为电路提供基准电流源。四、设计过程1.分配电流根据静态电流250A限制，分配带隙基准电流源部分20A，偏置电路部分10A（其中每一路2A），跨导放大器部分210A。分配MM14,17的偏置电流IM14时主要考虑三个指标：GBWSRGM,,GM要求900~1100AV/，因此GM取1
3、000AV/。由于GMBgm11，B为MM14,9的偏置电流之比，因此Bgm111000AV/（1）Bgm11GBW要求大于3MHZ。GBW，因此Bgm11566AV/（2）2CL2BIM9SR要求大于3/VS。SR，因此2BIM990A（3）CL2IM9由于gm11，若VOD取0.2V，则由（1）得BIM9100A，由（2）得VODBIM956.6A，由（3）得BIM945A。综上BIM9取100A，即IM14取100A，则IM9取10A2.分配???根据输入共模范围0.1~1V，分配VOD9VOD100.2V
4、，VVOD130.6，考虑到MM11,12的gm影响开环增益，在电流确定的情况下，VVOD11,OD12应取小一些0.2V。由于VOD9VOD100.2V，因此VOD14VOD170.2V根据输出摆幅0.6~1.2V及输出共模点0.9V分配VOD15VOD160.2V，VOD19VOD210.3V，VOD18VOD201.7V根据跨导放大器部分的设计，偏置电路部分VOD0,VOD1,VOD2,VOD7可取0.2V，VVOD30.6，VVOD42，VOD56VOD0.5V，VVOD80.43.计算宽长比及栅长的选择WI2由1,2可得每个晶体管的偏置电流
5、及过驱动电压，利用公式，即2LCOXVOD可计算出每个晶体管的宽长比。为了减小沟道长度调制效应，提高输出电阻，M9~M12,M14~M21的L取1m，为了提高CMRR，M13的L取10m，MM0~8由于起到电流镜的作用，因此L取10m。4.调整开环增益、相位裕度、PSRR通过仿真发现开环增益小了一点，提高MM18,20的栅长L至10m由于该电路为只有一个主极点且次极点频率相对单位增益频率距离较远，因此相位裕度较容易满足要求。由于该电路为差动输入且电路结构比较对称，匹配度高，因此PSRR较大。5.根据仿真结果，微调宽长比仿真中发现电源电压为2.5V时，MM15,16管易
6、进入线性区，因此继续缩小MM9,10,M14~M17的VOD。带隙基准电流源部分的设计参考实验讲义。五、仿真结果整体电路仿真：1.???=3.6Va.全典型模型，????=27℃图1输入电压-输出电压的直流扫描图形（3.6V，全典型）图2输入电压-输出电压的直流扫描图形及其斜率（3.6V，全典型）由图1、图2可得，差模开环增益为2246，输出的直流失调电压为43.2mV943.2mV900mV43.2mV，输入的直流失调电压为19.2V2246图3输入电压-输出电流的直流扫描图形（3.6V，全典型）图4输入电压-输出电流的直流扫描图形及其斜率（3.6V，全典型）由图4可以看
7、出，跨导为504.621009.2AV/图5波特图（3.6V，全典型）由图5利用calculator工具，可得带宽为2.12KHZ，单位增益带宽为5.33MHZ，相位裕度为73.50°图6电源到输出的增益（3.6V，全典型）由图6可知，低频下电源到输出的增益为-0.63dB，则电源抑制比PSRR=67.66dBb.全慢模型，????=−40℃图7输入电压-输出电压的直流扫描图形（3.6V，全慢）图8输入电压-输出电压的直流扫描图形及其斜率（3.6V，全慢）由图7
