一种采用增益增强方法的CMOs全差分运算放大器_图文(精)

邮局订阅号：82-946360元/年技术创新电子设计《PLC 技术应用200例》您的论文得到两院院士关注一种高增益CMOS 全差分运算放大器的设计Design of a High-gain CMOS Fully Differential Operational Amplifier(江南大学)李杨先顾晓峰浦寿杰LI Yang-xian GU Xiao-feng PU Shou-jie摘要:设计了一种用在高精度音频Σ-ΔA/D 转换器中的高增益CMOS 全差分运算放大器。

该运算放大器采用了套筒式共源共栅结构和开关电容共模反馈电路。

通过分析和优化电路性能参数,实现了高增益和低功耗。

采用SMIC 0.35μm CMOS 工艺,经Spectre 仿真验证,电路在3.3V 电源电压和2.6pF 负载电容条件下,单位增益带宽为110MHz,开环直流电压增益达76dB,功耗为1.4mW 。

关键词:运算放大器;套筒式共源共栅;高增益;A/D 转换器中图分类号:TN402文献标识码:AAbstract:A high -gain CMOS fully differential operational amplifier has been designed for the application to high -resolution audio Σ-ΔA/D converters.The telescopic cascade structure and the switched capacitor common -mode feedback circuit were adopted in this operational amplifier.High gain and low power dissipation were achieved by analyzing and optimizing the circuit parameters.The Spectre simulation using SMIC 0.35μm CMOS process shows that,with 3.3V power voltage and 2.6pF capacitor load,the circuit has a unity-gain bandwidth of 110MHz,an open-loop gain of 76dB and a power dissipation of 1.4mW.Key words:Operational amplifier;Telescopic cascade;High-gain;A/D converter文章编号:1008-0570(2009)10-2-0207-031引言运算放大器作为模拟系统和混合信号系统中的一个重要电路单元,广泛应用于数/模与模/数转换器、有源滤波器、波形发生器和视频放大器等各种电路中。

CMOS运算放大器的设计毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

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作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日目录第一章绪论 (7)1.1设计平台及软件介绍 (7)1.1.1PSPICE简介 (7)1.1.2 L-Edit简介 (7)1.1.3 Cadence OrCAD Capture简介 (7)1.2 设计方法 (8)1.2.1CMOS运算放大器设计方法 (8)1.2.2运算放大器的性能优化 (8)第二章全差分运算放大器基础 (10)2.1 MOS器件基本特性 (11)2.1.1 MOSFET的结构和大信号特性 (11)2.1.2 MOSFET的小信号模型 (12)2.2运算放大器概述 (13)2.3全差分运算放大器特点 (14)第三章CMOS模拟运放设计 (16)3.1设计目标 (16)3.2电路结构分析 (16)3.3.1 输入级设计 (18)3.3.2电流镜电路 (18)3.3.3偏置电路 (19)3.3.4 输出级 (20)3.3.5 整体电路 (20)第四章运放参数的模拟与测量 (22)4.1瞬态分析 (22)4.2 温度特性 (23)4.3输出阻抗 (24)4.4交流特性分析 (25)5.1版图设计基础 (26)5.1.1设计流程 (26)5.1.2 L-edit中的版图设计 (27)5.2 版图设计 (28)5.3版图参数的提取并仿真 (29)5.3.1版图参数的提取和修改 (29)5.3.2电路仿真 (29)第六章总结 (31)【参考资料】 (32)附录： (33)一、Pspice仿真代码： (33)1、原理层次仿真代码（偏置电压由直流电压直接替代） (33)2、MOS分压电路中MOS宽长比确定电路 (35)3、最终Pspice仿真代码 (35)二、版图生成代码 (37)三、版图修改代码 (40)第一章绪论1.1设计平台及软件介绍1.1.1 PSPICE简介PSPICE是由SPICE（Simulation Program with Intergrated Circuit Emphasis）发展而来的用于微机系列的通用电路分析程序。

一种带有增益提高技术的高速CMOS运算放大器设计宋奇伟;陆安江;张正平【摘要】设计了一种用于高速ADC中的高速高增益的全差分CMOS运算放大器。

主运放采用带开关电容共模反馈的折叠式共源共栅结构,利用增益提高和三支路电流基准技术实现一个可用于12~14 bit精度,100 MS/s采样频率的高速流水线（Pipelined）ADC的运放。

设计基于SMIC 0.25μm CMOS工艺,在Cadence环境下对电路进行Spectre仿真。

仿真结果表明,在2.5 V单电源电压下驱动2 pF负载时,运放的直流增益可达到124 dB,单位增益带宽720 MHz,转换速率高达885V/μs,达到0.1%的稳定精度的建立时间只需4 ns,共模抑制比153 dB。

%A fully differential opamp used in a high speed ADC was designed.The main amplifier is a folded cascode amplifier with SC CMFB.The opamp can be used in a 12 bit、100MS/s high speed Pipelined ADC with gain boosting and the triple-branch current reference technique.The operational amplifier is implemented in a standard 0.25 μm CMOS process,simulated with Spectre under Cadence.With 2.5 V power supply and 2 pF load capacitance has a DC gain of 124 dB,a unity gain bandwidth of 720MHz,Slew Rate of 885 V/μs,4 ns settling time and 153dB CMRR.【期刊名称】《电子设计工程》【年(卷),期】2012(020)010【总页数】4页(P1-4)【关键词】运算放大器;折叠式共源共栅;高速度;增益提高;三支路电流基准【作者】宋奇伟;陆安江;张正平【作者单位】贵州大学贵州省微纳电子与软件技术重点实验室,贵州贵阳550025;贵州大学贵州省微纳电子与软件技术重点实验室,贵州贵阳550025;贵州大学贵州省微纳电子与软件技术重点实验室,贵州贵阳550025【正文语种】中文【中图分类】TN722.7随着当今集成电路技术遵从摩尔定律的快速发展，在深亚微米级甚至纳米级工艺下电源电压及MOS管特征尺寸不断降低，器件的诸多性能已达到瓶颈。

全差分CMOS运算放大器的设计全差分CMOS运算放大器（Fully Differential CMOS Operational Amplifier）是一种常用于模拟、混合信号和通信电路中的放大器。

全差分运算放大器结合了差分放大器和普通运算放大器的优点，具有更好的共模抑制、抗干扰能力和更高的增益。

1.设计差动放大器：差动放大器是全差分CMOS运算放大器的核心部分，其一般由两个输入差分对和一个负载电阻组成。

在设计差动放大器时，首先需要确定放大器的增益、带宽和功耗等要求。

然后，选择适当的晶体管尺寸和偏置电流来满足这些要求。

2.设计电流镜：电流镜主要用于稳定差动放大器的工作点。

常用的电流镜电路有P型电流镜和N型电流镜。

在设计电流镜时，需要考虑放大器的输入阻抗、输出阻抗和功耗。

3.设计共模反馈电路：共模反馈电路主要用于提高全差分CMOS运算放大器的共模抑制比。

在设计共模反馈电路时，需要确定合适的电压分压比例和电容值，以及选择合适的晶体管尺寸和偏置电流。

4.偏置电流源设计：5.电源设计：6.输入和输出接口设计：7.稳定性分析和优化：在设计全差分CMOS运算放大器时，还需要进行稳定性分析和优化。

常用的稳定性分析技术有迭代法、校正法和频率响应法。

稳定性优化技术有补偿电容法、极点分布法和增益调整法。

8.仿真和验证：最后，设计完成的全差分CMOS运算放大器需要进行仿真和验证。

常用的仿真和验证工具有SPICE软件、电路仿真器和实验测量仪器。

通过仿真和验证，可以评估放大器的性能和电路的可靠性。

最后，需要注意的是，在进行全差分CMOS运算放大器的设计时，应遵循设计规范和标准，如功耗规范、电压规范和噪声规范，以确保设计的可靠性和一致性。

同时，应密切关注工艺制程、温度变化等因素对电路性能的影响，并进行相应的校准和补偿。

专利名称：增益数字可调的全差分射频CMOS驱动放大器专利类型：发明专利
发明人：徐萍,蒋颖丹,赖宗声,胡晓,黄飞,任旭,张润曦
申请号：CN201010103629.0
申请日：20100201
公开号：CN102142821A
公开日：
20110803
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明提供了一种全差分驱动放大器，该驱动放大器在传统驱动放大器的基础上，将驱动放大器的输入级再添加N个并行排列的输入晶体管，即输入级由N+1个并行排列的晶体管构成。

这N+1个并行排列的输入管的工作状态通过N+1个控制端口进行控制，从而实现增益多级数字可调。

申请人：华东师范大学
地址：200062 上海市普陀区中山北路3663号
国籍：CN
代理机构：上海麦其知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：董红曼
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一种改进的增益增强共源共栅放大器的设计马磊;原义栋;张海峰【摘要】设计了一种适用于流水线A/D转换器的全差分跨导放大器,通过采用单端放大器的增益增强方法,使运算放大器即具有较高的直流增益,又有较小的面积及较好的版图匹配性.通过对普通开关定容共模负反馈电路的改进,改善了建立时间减小了放大器输出共模的抖动.电路采用SMIC 0.18 μm CMOS工艺,并在Cadence下对电路及版图进行了仿真,结果表明:小信号低频电压增益119.3 dB;单位增益带宽378.1 MHz;相位裕度60°.%In this paper, a full differential transconductance amplifier suitable for pipelined ADC is presented. The gain-boost method of the single-ended gain-boost amplifier makes the operation amplifier have a high DC gain , smaller area and better territory match in layout. By using improved CMFB circuit, the settling time and jitter of output common-mode voltage are decreased. The whole circuit was simulated with SMIC 0. 18 μm CMOS technology. The result shows that DC-gain is 119. 3 dB, GBW is 378. 1 MHz and the phase margin is 60°.【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2011(034)010【总页数】4页(P145-148)【关键词】流水线ADC;增益增强;跨导放大器;开关电容共模负反馈;版图【作者】马磊;原义栋;张海峰【作者单位】中国电力科学研究院通信与用电技术分公司,北京100192;中国电力科学研究院通信与用电技术分公司,北京100192;中国电力科学研究院通信与用电技术分公司,北京100192【正文语种】中文【中图分类】TN919-340 引言随着集成电路技术的不断发展，高性能的运算放大器广泛应用于各种电路系统中，它成为模拟和混合信号集成电路设计的核心单元电路，其性能直接影响电路系统的整体性能。

0中国集成电路设计♦China lntegrated Circult一种具有高增益和超带宽的全差分跨导运算放大器罗杨贵1,曾以成1,邓欢2,唐金波21.湘潭大学物理与光电工程学院；2.湖南毂梁微电子有限公司摘要：基于GSMC0.18um CM OS工艺，设计了一种应用于12位ADC的全差分运算放大器。

为了提高增益,在套筒式共源共栅结构上运用了增益提高技术。

为了提高输入跨导，采用隔离效果更好的深N阱CMOS作为输入端，从而提升增益带宽。

为了降低功耗，利用单端放大器作为辅助运放。

整体电路结构简单优化。

仿真结果表明，运算放大器直流开环增益大于100dB，单位增益带宽大于800M H z,相位裕度大于70毅,完全满足目标ADC的性能要求，是一种新型且质量较高的运放，也可应用于其它场合。

关键词：增益提高；套筒式共源共栅；高增益带宽;深N阱中图分类号:TN432文献标识码:AA Fully Differential Transconductance Operational Amplifierwith high Gain and ultra GBWLUO Yang-gui,ZENG YirCheng1,DENG Huan2,TANG Jn-bo21.SchoolofPhysicsand Opibe]ectronics,X iangtan University;2.H unan Greai-Leo M icroe]ectronicsCO.LTDAbstract:Based on theGM SC0.18um CM OS process,a fuUy differentialoperationalam plifierlbr12-bitADC is de­signed.In orderto increase the gain,a gain-enhancing technique is used on the te]escopic cascode structure.In order to increase input transconductance,the deep N-W elltansistorwith better isolation function was used as the input,thereby to enhance the gain bandwidth.In order to reduce power consumption,a single-ended amplifier is used as an auxiliary operational amplifier.The overall circuit structure is simple and optimized.The simulation results show that the operational amplifier DC open-loop gain is greater than100dB,the unity gain bandwidth is greater than800MHz, and the phase margin is greater than70毅,which fully meets the performance requirements of ADC.It is a new and high-quality operational amplifier that can also be applied to other applications.Keywords:Gain enhancement;Telescopic cascode;High gain bandwidth;Deep N_well0引言模数转换器作为连接模拟信号与数字信号的桥梁，越来越显示出其重要性。