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工学硕士学位论文

低失调低温漂运算放大器设计

硕士研究生：樊吉涛
导师：曹一江
申请学位级别：工学硕士
学科、专业：微电子与固体电子学
所在单位：应用科学学院
答辩日期：2013 年 3 月
授予学位单位：哈尔滨理工大学
Classified Index：TN432

Dissertation for the Master Degree in Engineering

Design of a Low-Temperature-Drift
Low-Offset Amplifier

Candidate： Fan Jitao
Supervisor： Cao Yijiang
Academic Degree Applied for： Master of Engineering
Speciality： Microelectronics and Solid State
Electronics
Date of Oral Examination： March, 2013
University： Harbin University of Science and
Technology
哈尔滨理工大学工学硕士学位论文
低失调低温漂运算放大器设计
摘要
运算放大器通常是集成电路中的关键模块之一，它的失调及温漂指标对于
整个电路的性能有重要的影响。因此针对于高电源电压工作环境的低失调低温
漂运算放大器的研究具有重要的意义。
本文设计了一种工作在高电压下(15V~18V)可以连续处理信号的具有低失
调电压、低温漂系数运算放大器。运算放大器采用了三级放大结构，使运算放
大器既具有低失调低温漂的特性又具有较高的开环增益。主体电路的前两级采
用 PMOS 作为输入差分对管来减小输入噪声；第一级采用差分结构、第二级采
用折叠式共源共栅结构，使其可以在降低失调电压与温度系数的同时还能获得
较大增益；第三级采用基本的共源级结构来提高运放整体的输出摆幅；补偿电
路使用嵌套式密勒补偿，使运放具有很好的闭环稳定性。为了降低偏置源的温
漂系数，采用了一种三级集电极串联接地的带隙基准结构为运算放大器提供偏
置电压，该结构具有超低的温漂系数和较高的输出精度。
基于 CMOS 工艺对运算放大器进行晶体管级设计，使用 Cadence
软件对低失调低温漂运算放大器进行仿真。仿真结果为：开环增益 109dB；相
位裕度为 79 度；温度影响为 114nV/℃；失调电压为；输入等效噪声
为 nV/ Hz 。带隙基准源在-55℃~125℃区间内输出电压变化为；
温度系数为 /℃；电源抑制比在低频时达到 70dB。以上仿真结果表明，
设计的低失调低温漂运算放大器满足设计要求。