高壓擺率運(yùn)放的研究與設(shè)計(jì).pdf

1、在ADC這樣的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中，采樣/保持電路用于處理從前置抗混疊濾波器輸出的信號。具有高壓擺率的運(yùn)放可用作構(gòu)成采樣/保持電路的比較器(或稱一位模數(shù)轉(zhuǎn)換器[3])。采用高壓擺率運(yùn)放是實(shí)現(xiàn)高速ADC的辦法之一，用作比較器的運(yùn)放的壓擺率直接影響采樣/保持電路的采樣時(shí)間，進(jìn)而影響ADC的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時(shí)間。設(shè)計(jì)工具主要有：Cadence Virtuoso Schematic、Cadence Analog Design Environment、Cade

2、nce Layout Editor等，采用0.35μm BiCMOS模數(shù)混合信號工藝模型仿真，并以3.3V單電源供電。
　　 整個(gè)電路由高壓擺率主運(yùn)放、增益提升運(yùn)放、共模反饋電路、寬幅鏡像電流源電壓偏置電路、基準(zhǔn)電流源接入電路有機(jī)組合而成。由于采用3.3V電源供電排除了使用源端交叉耦合運(yùn)放結(jié)構(gòu)的可能，故文章采用一種“高壓擺率輸入級+鏡像電流源運(yùn)放”的結(jié)構(gòu)來提高壓擺率。高壓擺率輸入級能突破尾電流對負(fù)載電容充電的限制，但最終將受限于

3、其中一個(gè)輸入管的工作狀態(tài)從飽和區(qū)過渡到線性區(qū)。鏡像電流源運(yùn)放結(jié)構(gòu)則進(jìn)一步將對負(fù)載的充電電流放大，但其鏡像比例不能過大，否則會使輸出電壓擺幅降低到難以接受的地步。由于采用單級結(jié)構(gòu)提高運(yùn)放速度，造成運(yùn)放增益較低。為解決此問題，設(shè)計(jì)中還引入了增益提升結(jié)構(gòu)，使之能兼顧高壓擺率和高增益這兩個(gè)指標(biāo)。
　　 該運(yùn)放的壓擺率最終達(dá)到1000V/μs以上，開環(huán)增益在110dB以上，單位增益帶寬超過500MHz，相位裕度為68°，具有較好的頻率特性