文档介绍：湖南大学
硕士学位论文
低电压低功耗CMOS集成运放的研究与设计
姓名:张杰
申请学位级别:硕士
专业:电工理论与新技术
指导教师:方厚辉
20060509
摘要近年来,以电池作为电源的微电子产品得到广泛使用,迫切要求采用低电压的模拟电路来降低功耗,低电压、低功耗的模拟电路设计技术正成为研究的热点。在模拟集成电路中,运算放大器是最典型的电路之一,所以设计低电压低功耗的运算放大器是非常必要的。在实现低电压低功耗的过程中,必须考虑电路的主要性能的实现,因为电源电压的降低将影响电路的性能,只是实现低电压低功耗而不实现良好的性能是不大妥当的。本论文对国内外的模拟低电压低功耗技术做了广泛的调查研究,分析了这些技术的工作原理和优缺点,在吸收这些技术成果基础上设计了一个凸墓至轨运算放大器。在设计输入级时,为了使输入共模电压范围达到轨至轨,不是采用传统的差动输入结构,而是采用了管和管并联的互补差动输入对结构,并采用成比例的电流镜技术实现了输入级跨导的恒定:在中间增益级设计中,电流镜负载并不是采用传统的标准共源共栅结构,而是采用了适合在低电压条件下工作的低压宽摆幅共源共栅结构;在输出级设计时,为了提高效率,采用了推挽共源级放大器作为输出级,输出电压摆幅基本上达到了轨至轨;本论文改变传统基准源基于运放的设计,采用了带电流镜负载的差分放大器设计了~个基准电流源,给运放提供稳定的偏置电流和偏置电压,保证了运放的稳定性;并采用了带调零电阻的密勒补偿技术对运放进行频率补偿。整个电路采用标准的中芯国际工艺参数进行设计,并经过工具仿真,仿真结果表明,当接涸氐缛莺负载电阻时,运放的静态功耗只有甒,直流开环增益、单位增益带宽和相位裕度分别达到、龋飨罴际踔副甓悸闵杓埔G蟆本运算放大器可望用于移动通讯、个人数字助理、便携式音响系统、电池监测系统等产品中。关键词:低电压;低功耗;模拟集成电路;轨至轨;运算放大器低电压低功耗集成运放的研究与设计
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日期:砌年籪日走、弘湖南大学学位论文原创跎学位论文版权使用授权书日期:抄。闒月日日期:年本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名:本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南大学可以将本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和汇编本学位论文。本学位论文属于⒈C芸冢年解密后适用本授权书。⒉槐C芡拧朐谝陨舷嘤Ψ娇蚰诖颉”作者签名导师签名
第绪论模拟集成电路的背景域内完成,这使人们可以假定:如果集电路制造有足够的能力,那么信号的所有度相当慢,噪声相当大,这使其应用受到限制。世纪年代初期,许多专家预言模拟集成电路即将消失。当时,数字信号处理算法的功能日益增强,而集成电路技术的进步又使这些算法可以在硅片上紧凑而有效地实现。许多系统上用模拟电路形式来实现的功能很容易在数字领处理最终都可以用数字方式来实现。在那时,模拟集成电路前途黯淡,模拟集成电路设计人员开始寻找其他工作。但是,为什么现在对模拟集成电路设计人员的需求如此之大源兰年代初期以来,尽管数字信号处理和集成电路技术一直在迅猛发展,人们已经可以制造包含上百万个晶体管、每秒处理数万亿次操作的处理器了,但是如此大的进展却为什么没能使早期的预言成为现实尽管许多类型的信号处理确实已经转移到数字领域,但是,在现代许多复杂高性能系统中模拟电路从根本上已被证明是必需的。例如在自然界信号的处理、数字通信、磁盘驱动电子学、无线接受器、光接收器、传感器、微处理器和存储器等系统中都不可避免地要涉及到许多模拟技术。半导体元件的发展历史可以追溯到世纪年代,当时由两位研究人员和率先提出了金属氧化物半导体场效应晶体管—,的概念。然后由于制造技术的限制,际踝呦蚴涤玫氖奔浔冉贤恚兰甏跗冢缙诘募复肥莕型的。世纪年代中期发明的互补骷即同时采用秃蚉型晶体管鹆税氲继骞ひ档囊怀「锩技术很快占领了数字市场:门只在开关期间消耗功率以及只需要很少的元件。这也是它与相应的双极型或电路相比所具有的两个显著特点。此外,人们很快发现,与其他类型的晶体管相比,骷某叽绾苋菀装比例缩小。而且,电路被证明具有比较低的制造成本。紧接着的一个明显进步是