文档介绍：电子科技大学
硕士学位论文
一种低压低功耗CMOS轨对轨运算放大器的设计
姓名:傅锐飞
申请学位级别:硕士
专业:电路与系统
指导教师:唐广
20090501
摘要运算放大器是模拟电路中最重要的单元电路,在各种模拟电路和数模混合电路中得到了广泛的应用在。近年来,随着便携式电子产品的广泛应用和因工艺的不断进步而导致的阈值电压的不断降低,低压低功耗模拟电路越来越受青睐。低压低功耗的模拟电路也是当今模拟电路设计的一个热点。随着电源电压的降低,信号的动态范围减小,运算放大器通常需要实现轨对轨的输入和输出。本论文针对国内外低压低功耗轨对轨运算放大器做了广泛的调查和研究,分析了多种运放的工作原理和优缺点,在吸收前人成果的基础上,设计了一个低压低功耗轨对轨运算放大器。运算放大器采用两级运放的结构。运放的第一级采用互补差分对结构以实现轨对轨输入,采用折叠式共源共栅结构实现第一级的高增益。采用电流镜技术来实现输入级的跨导的恒定。输出级采用共源结构的互补甲乙类输出结构,提高了输出电压的范围和效率,达到了轨对轨输出。设计了一个带隙基准电压源,给运放提供较稳定的偏置电压和偏置电流。偏置电路采用共源共栅电流镜,以实现较高的电源抑制比。运放的频率补偿采用共栅频率补偿的方法,以消除右半平面的低频零点。整个电路采用台积电畊数模混合工艺库进行设计,并经过抡嫒砑抡妗7抡娼峁砻鳎诠ひ湛獗曜嫉牡缭吹缪涸氐缛莸那榭鱿拢朔诺木蔡奈.,直流增益为单位增益带宽为辔辉6任,压摆率为蜸,输入共模电压范围为.,输出电压摆幅为.,运放实现了轨对轨的输入和输出。关键词:低压,低功耗,轨对轨,运算放大器,补偿
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Ⅲ
导师签名:盐签名:建压迩日期:乙。鹿蝗日期:沙辍夥日独创性声明关于论文使用授权的说明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。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谢意。本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定,有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘,允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将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、汇编学位论文。C艿难宦畚脑诮饷芎笥ψ袷卮斯娑签名:.、
第一章绪论研究的背景和意义随着信息技术和微电子制作工艺技术的高速发展,器件的特征尺寸越来越小,由此构成的集成电路的电源电压也越来越低。这种发展趋势的原因有很多。其中主要有以下三个方面的原因:孀偶芍谱鞴ひ盏姆⒄梗骷奶卣鞒叽缃鸾ゼ跣。嗤ぷ鞯缪瓜小尺寸器件所承受的电场将逐渐增高,器件工作的安全性要求迫使工作电压必须相应降低,而电路集成规模或集成密度逐步增大的事实,导致大功耗、大发热量的芯片出现,同样要求采用降低电源电压来降低功耗。阈降缱幼爸玫难杆俜⒄辜捌涑氏殖龅墓憷谐。芍踩肴颂宓奈⒐医疗电子部件的广泛应用等市场需求是对低电压电路的有力牵引。蛐似鸬穆躺ɑ繁!!的芎囊G笠嗍欠⒄沟偷缪沟缏返闹匾6虽然数字化处理技术已经广泛应用于电子设备中,然而电子设备的原始信号均来自现实世界,如电磁记录、扬声器、麦克风、、无线调制器和解调器、传感器等,它们所产生的信号都为模拟信号,这些信号实现数字处理前必然要先经过模拟信号处理热绶糯蟆/;坏,同时数字化处理后的信号作用于现实世界时仍需还原为模拟信号热鏒/;弧⒐β史糯蟮。因而即使在数字技术十分成熟的今天,模拟信号处理技术仍是无法回避,不能忽视的。而从集成技术的角度来看,单片数字系统集成制作的困难己成为过去,集成能力的进一步提高,提出了完整的电子系统集成,即包含数、模混合信号处理的片上系统囊G蟆咽堑苯窀呙芏燃傻闹髁鞴ひ眨虼耍偷缪笴模拟电路的设计研究已成为完整意义上的墓丶际酢緇】。集成运算放大器.,简称为运放,是线性电路中应用最为广泛的单元电路,约占总的线性电路市场的%。集成运算放大器在模拟运算、信号调理、疉和疍转换器及有源滤波等等许多方面得到了广泛应用,所以人们称之为万能的集成电路】。当今,运算放大器仍然是模拟电路设计中最重要的单元电路。每一代新的集成电子设备皆有相当部分的模拟电路部,研究开发新一代低压低功耗运算放大器
左右,实现了较高的共模抑制比删,因此最大限度地提高了整体性能,非常小电压值为‰畲笾滴#—,。轨对轨畉怂惴糯笃骶褪撬孀诺电压而产生的运算放大器。.础肮熘凉臁