一种低压、恒跨导、轨对轨cmos运算放大器设计

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1、ISSN1O09—8044E—mail：kfyj@cccc．net．cnCompu~rKnowledgeandTechnology电脑知识与技术http：／／www．dnzs．net．caVo1．6，No．28，October2010，PP．8140-8143Tel：+86—551-569096356909641种低压、恒跨导、轨对轨CMOS运算放大器设计许立峰．李冰(东南大学成贤学院，江苏南京210088)摘要：基于CSMC的0．61xmDPDM工艺，探讨了一种低压、恒跨导、轨对轨CMOS运算放大器。该运算放大器的输入级采用互补差分对，其尾电流由电压补偿差分对来控制，以此来保证输入级的

2、总跨导在整个共模范围内保持恒定。输出级采用claSs—AB类控制电路，并且将其嵌入到求和电路中，以此减少控制电路电流源引起的噪声和失调。为了优化运算放大器低频增益、频率补偿、功耗及谐波失真，求和电路采用浮动电流源来偏置。该运算放大器在±1．5v低电源电压下采用共栅频率补偿实现了4．5MHz带宽．低频增益约为77dB，相位裕度约为70。，轨对轨引起的跨导变化约为8．5％．功耗约为2801*W。关键词：低压；恒跨导；轨对轨；浮动电流源中图分类号：TN432文献标识码：A文章编号：1009—3044(2010)28—8140—04DesignofaLow-voltageConstantRail

3、-to-RailCMOSOp-ampXULi—Feng．LIBing(SoutheastUnive~ityChengxianConege，Naming210088，China)Abstract：Alow—voltage，constanttransconductance，rail—tO—railCMOSop—ampispresentedwithCSMCO．6mDPDMprocesses．TheinputstageconsistsofanNMOSandaPMOSdiferentialpairconnectedinparallel，thetailcurrentofinputstageiscon

4、~oUedbyadum-myNMOSandPMOSparalelinputpairs，inthisway，thetotalgmofinputstageismaintainedasaconstantarrangethewholeVCM．Theoutputstageemploysaclass—ABcontrolcircuits．andthispartisshiftedintothecurentsummationtopreventtheClass—ABcontrolcircuitscontributestOnoiseandofset．InordertOoptimizethelowfrequen

5、cygain，frequencycompensation，powerdissipationandreducetheharmonicdistortionoftheamplifier，afloatingcurrentsourceisemployedtObiasesthecurentsummationcircuits．Thisamplifierachieveda4．5MHzbandwidthwithcommon—gatecompensationina±1．5Vlowsupplyvoltage．．Thelowfrequencygainisabout77dBwithaphasemarginof70

6、。．thegmvariationisabout8．5％fromRajl～to—Raj1．Thepowerdissipationoftheamplifierisabout2801~W．Keywords：lowwiltage；constanttransconductance；rail——tO——rail；floatingcurentsource义-II探I1fr·利-低、恒跨导、轨对轨CM0S运算放大器，由于其结构紧凑，芯片面积小、性能高，所以可以广泛应用于VLSI的设汁一运钟：放火器由轨对轨恒定跨导输入级、求和电路及Class—AB类输出级构成。为了节约芯片面积，减小噪声和失调，Class

7、—AB类输⋯级嵌入到折叠共源共栅求和电路中，求和电路和Class—AB类控制电路由浮动电流源M13a、M14a来偏置，这使得其静态电流不依赖于电源电压。最后采用CSMC0．5m工艺模型对该运算放大器进行模拟仿真。1恒定跨导输入级输入级电路如I到1(a)所示，考虑到在低电源电压下，CMOS运放的共模范围大大减小，为了克服陔缺点，并能达到轨对轨的共模范围．图中采用rNMOS管Mla、Mlb和PMOS管M2a、M2b并联的互补输入差分x,