文档介绍：东南大学
硕士学位论文
低压低功耗运算放大器分析与设计
姓名:许立峰
申请学位级别:硕士
专业:软件工程(IC)
指导教师:常昌远;蔡世俊
20080919
工艺对电路进行了版图设计,整个运放的版图面积为锄。最摘要近年来,以电池作为电源的便携式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,低压低功耗的模拟电路设计技术正成为集成电路设计的热点之一。在模拟集成电路中,运算放大器是最关键的电路之一,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,必须考虑电路主要性能的实现,因此在低压低功耗的同时兼顾运放本论文对国内外的模拟低电压低功耗技术做了广泛深入的研究,分析了这些技术的工作原理和优缺电压补偿差分对跨导控制电路的互补输入差分对来实现,并由两个低压共源共栅电流镜完成差分输入到单端输出的转换,具有面积小、噪声低的特点。输出级采用带有前馈类控制的推挽输出电路来实现,可队提高电源效率和减小失真,输出电压摆幅基本上达到了1韭畚母慕车幕谠朔诺幕荚瓷杓疲采用了独立于电源电压的自举基准,给运放提供稳定的基准电流和基准电压;并采用密勒补偿技术对运放进行频率补偿。前仿结果表明,当接涸氐缛莺涸氐缱枋保朔诺木蔡闹挥归绷开环增益、单位增益带宽和相位裕度分别达到..螲#飨罴际踔副昃闵杓埔G蟆后对版图进行验证,并对整个电路进行后仿真分析。低电压;低功耗;恒跨导;运算放大器;版图的整体性能是本文的研究重点。点,在吸收这些技术成果的基础上设计~个±甋凸墓於怨运算放大器。输入级由带然后采用关键字:∥
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学年日期:避妙东南大学学位论文独创性声明东南大学学位论文使用授权声明研究生签名:期:本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外,允许论文被查阅和借阅,可以公布ǜ蒊论文的全部或部分内容。论文的公布括刊登谌ǘ洗笱а芯可喊炖怼
第一章引言研究的背景、目的和意义及国内外研究现状论文的要求和安排等范围,诸如卡、笔记本电脑、航天飞机、卫星电子设备等等。低压低功耗技术应用广泛,意义重大,应该说,在市场需求的强劲驱动下,低压低功耗技术得到很大发展。然而迄今为止,其主要进展还是在数字与系统领域,在模拟领域虽已取得一些进展,但其成熟成熟程度远不能与数字领域相比。集成度的提高,的特征尺寸越来越细。互连线等寄生电容的影响也越趋严重。低电源电压加上相对大的大电压摆幅、降低阈值电压的设想,将降低混合电路中数字电路的噪声容限,引起静态功耗的上升。此:外,为保证模拟电路的性能,在降低电源电匝的同时常需增加支路,义上的系统集成技术应看作模拟和数字系统的混合集成技术。因此,低电压低功耗模拟的研究引起了微分、积分电路,采样—保持电路,滤波电路等等中都会使用,所以设计低压低功耗的运算放大器显得尤其重要。在设计低压低功耗运放的过程中,必须考虑电路主要性能的实现。因为供压的下降将影响电路的性能,只是实现低压低功耗而不实现良好的性能显然是不可取的。方面展开研究工作,近几年陆续出现了一些恒跨导实现方法。如基于电流的一倍电流镜法、三倍电流镜法,其原理是在整个共模电压范围内。控制互补输入差分对工作时的尾电流来实现跨导恒定:基于电压的二极管跨导控制、电子齐纳管跨导控制,通过控制互补输入差分对工作时的栅源电压来实现跨导恒定;随着相世纪年代以来,个人数据处理和通讯的迅猛发展,加上器件尺寸不断小型化,推动着朝着低压低功耗Ⅳ/较蚍⒄埂5脱沟凸募际跏悠溆τ每缮婕叭魏涡茉从邢薜纳璞浮⒁瞧骱捅砜影响深远,。例如,低电源电压本身就限制了模拟电路的动态范围。随着输入输出电容、也严重影响模拟放大器的转换速率、增益带宽等参数。噪声和兼容性的考虑又使在数字中得到成功应用的电压倍增技术无法用于模拟的设计。由于系统一般都离不开“数模混合集成”,增导致电流增大,亦使降低功耗的效果受到影响。即使在数字技术高度发展的今天,模拟在各种电子系统中仍然有着不可取代的重要作用,完整意广泛的重视与关注.