CMOS高增益寬帶寬運(yùn)算跨導(dǎo)放大器的研究與設(shè)計(jì).pdf

1、隨著集成電路產(chǎn)品廣泛應(yīng)用到民用領(lǐng)域和軍事領(lǐng)域的各個(gè)方面，人們對(duì)集成電路的性能要求也不斷提高。運(yùn)算放大器作為模擬集成電路應(yīng)用極為廣泛的單元之一，它不僅用于信號(hào)的運(yùn)算、處理、變換和信號(hào)產(chǎn)生電路，而且還用于開關(guān)電路中，其性能會(huì)直接影響模擬集成電路系統(tǒng)的性能，更為嚴(yán)重的是會(huì)限制系統(tǒng)性能的提升。運(yùn)算跨導(dǎo)放大器(OTA)是一種省去緩沖輸出的運(yùn)算放大器，它在模擬集成電路中得到更普遍的應(yīng)用，因此成為微電子領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。
　　本文旨在對(duì)基準(zhǔn)電壓源

2、、運(yùn)算跨導(dǎo)放大器進(jìn)行深入研究與設(shè)計(jì)。本文主要工作包含:
　　(1)針對(duì)傳統(tǒng)三極管構(gòu)成的基準(zhǔn)源功耗高、面積大等問題，通過引入MOS管工作在亞閡值區(qū)和數(shù)字控制技術(shù)，研究了一種低功耗可校正的電壓基準(zhǔn)源，為電路中的OTA提供了一個(gè)穩(wěn)定的參考基準(zhǔn)電壓。所設(shè)計(jì)基準(zhǔn)源與傳統(tǒng)基準(zhǔn)源相比，具有低溫漂、可校正、低功耗等優(yōu)點(diǎn)。
　　(2)為了解決在低電壓、深亞微米工藝條件下獲得高增益運(yùn)算放大器的問題，通過引入電流倍增和分流技術(shù)，研究了一種新型高增

3、益可調(diào)單端輸出運(yùn)算跨導(dǎo)放大器。對(duì)該電路進(jìn)行理論分析和仿真驗(yàn)證，結(jié)果顯示該OTA的直流開環(huán)增益在61dB至91dB可調(diào)，最大靜態(tài)功耗為434uW，最小共模抑制比為114dB，具有高增益和增益可調(diào)的優(yōu)點(diǎn);此外，根據(jù)對(duì)運(yùn)放的增益和帶寬的研究，針對(duì)共源共柵結(jié)構(gòu)的增益和帶寬受限問題，通過引入負(fù)載管分割、高速電流鏡、增益自舉等技術(shù)，研究了一種高增益寬帶寬全差分運(yùn)算跨導(dǎo)放大器。經(jīng)理論分析和仿真顯示，該全差分OTA直流開環(huán)增益為105.4dB，單位增益

4、帶寬為714MHz，相位裕度為84.5°，共模抑制比達(dá)136dB，在1MHz時(shí)的等效輸入?yún)⒖荚肼暈?.17nV/kz。該OTA的跨導(dǎo)實(shí)現(xiàn)倍增，具有較高的輸出阻抗和增益以及較寬的帶寬特性。
　　(3)根據(jù)對(duì)采樣電路和濾波電路的研究，所設(shè)計(jì)的OTA實(shí)現(xiàn)了流水線ADC中12bit100MHZ采樣電路和多路反饋二階濾波電路的應(yīng)用，性能均達(dá)到了設(shè)計(jì)指標(biāo)要求。最后，對(duì)所設(shè)計(jì)的電壓基準(zhǔn)源、單端輸出OTA、全差分輸出OTA、采樣電路和多路反饋二階