文档介绍：西安电子科技大学
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注和致谢中所罗列的内容以外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成
果;也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的
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摘要
摘要
运算放大器作为电路中的必不可少基本单元,广泛的应用于电源管理芯片,媒
体播放器,移动手持设备和车载导航系统等。作为各种控制环路中必不可少的部
分。随着电源电压的降低,在有些应用中,运算放大器需要较大范围的共模输入
电压,因此轨到轨运算放大器作为一种特殊的运算放大器成为运放领域中的又一
研究热点。国内轨到轨运算放大器的独立产品十分稀少,多数为集成在大型 SoC
芯片之中,而国外在轨到轨运算放大器领域引领风骚的公司主要有亚德诺半导体
公司,德州仪器公司和马克西姆公司。因此国内加强在此方面的研究是十分必要
的。本项目来源于一款工业控制芯片中一个单独的运放模块,作为通用运放供整
个系统所用。
论文在分析工控芯片系统的要求之后,制定了运放的设计指标,设计得到了
一种轨到轨运算放大器。为了解决轨到轨输入范围的问题和高效率的问题,选择
了 CMOS 互补差分输入结构和 class AB 输出结构。在对比了三倍电流镜法、齐纳
二极管控制法、电子齐纳二极管控制法三种恒定跨导控制电路后,选择三倍电流
镜法作为恒定跨导控制电路。选择适当的电容对运放进行频率补偿,解决其在大
容性负载情况下的稳定性问题。在电路结构确定和基本的晶体管尺寸确定之后,
利用 cadence 公司的 SPECTRE 电路仿真软件对电路进行了模拟仿真,结果表明:
电路在整个共模输入范围内跨导能够基本保持恒定,变化范围小于 15%,在典型
工艺角之下,直流增益 85dB,单位增益带宽 ,相位裕度 78deg,静态功
耗 873uW。该芯片采用 tower jazz 工艺进行了版图设计,设计数据已
交付 jazz 进行流片。
关键词:运算放大器轨到轨恒定跨导 class AB 版图设计
ABSTRACT
ABSTRACT
Operational amplifier as a circuit of the necessary basic unit, is widely used in
power management chip, media player, handheld devices and vehicle navigation system,
etc. Along with the power supply voltage is reduced, the operational amplifier need a
wide range of mon-mode voltage in some applications. Therefore, the
rail-to-rail operational amplifier as a special kind of operational amplifier e
research hot spot in the field of op-amp. The rail-to-rail operational amplifier as a
independent product is very scarce in domestic, most of which are integrated in the SoC,
however, ADI, TI and MAXIM lead the trend in rail to rail ope