折叠共源共栅单级运算放大器设计

6折叠式共源共栅运算放大器设计实验之欧阳法创编欧阳法是一种常用的运算放大器设计方法，它在设计中充分利用了共源共栅结构的优点，既能实现放大器的高增益、高输入阻抗和低输出阻抗，又能保证输出波形的线性度。

在设计6折叠式共源共栅运算放大器之前，首先需要明确一些设计参数，例如设计的输入电压范围、输出电压范围、增益要求等。

接下来，我们按照以下步骤进行设计实验。

第一步：确定输出电流偏置在共源共栅运算放大器中，偏置电流决定了放大器的输入阻抗和输出电压范围。

为了实现输出电压范围的最大化，一般选择输出电流的一半作为偏置电流。

假设输出电流为Iout，则偏置电流为Ibias=0.5*Iout。

第二步：确定放大器的增益根据设计要求确定放大器所需的增益。

对于共源共栅结构，其放大倍数可以通过控制输入电流和输出电流之间的比值来实现。

输出电流为Iout，输入电流为Iin，则放大倍数Av=Iout/Iin。

第三步：确定放大器的工作电压根据设计要求确定放大器的工作电压。

将放大器的工作电压设为VDD/2，这样可以最大程度地利用电源电压范围。

第四步：确定电阻值根据欧阳法的设计准则，可选择如下电阻值：R1=R2=RL=1.2*VDD/(Ibias*Av)R3=R4=2*RL第五步：确定电容值选择合适的电容值可以提高放大器的频率响应。

一般选择的电容值为：Cgs=Cgd=2*Iout/(Av*VDD*fL)Cdb=Cgd/5其中，fL为放大器的最低截止频率。

第六步：确定晶体管尺寸根据电阻和电容的选择，可以反推出晶体管的尺寸。

根据晶体管的工作点，选择适当的W/L比值来满足电流需求。

完成以上步骤后，可以利用电路设计软件进行模拟仿真，并根据仿真结果进行优化调整。

最后，可以进行实验验证，并对实验结果进行分析。

以上是关于6折叠式共源共栅运算放大器设计实验的欧阳法创编的详细步骤。

在实际设计中，还需要注意噪声和功耗等因素，并进行合理的折衷考虑。

希望以上内容能对你的实验展开有所帮助。

折叠式共源共栅运算放大器目录一．摘要 (2)二．电路设计指标 (3)三．电路结构 (3)四．手工计算 (7)五．仿真验证 (10)六．结论 (12)七．收获与感悟 (12)八．参考文献 (13)摘要运算放大器在现代科技的各个领域得到了广泛的应用，针对不同的应用领域出现了不同类型的运放。

本文完成了一个由pmos作输入的放大器。

vdd为3.3v，负载电容为1pf，增益Av 大于80dB，带宽GBM大于100MHz的放大器。

输出级采用共源级结构以提高输出摆幅及驱动能力，为达到较宽的带宽，本文详细分析推导了电路所存在的极零点，共源共栅镜像电流源产生Ibias。

选择P沟道晶体管的宽度和长度，使得它们的m g 和ds r 与N沟道晶体管的情况相匹配。

关键字：运算放大器、共源共栅级、极点AbstractOperation amplifiers are widely used in many field s nowadays。

All kinds of differential operation amplifiers appear f6r special application．One basic cell of which is fully differential operation amplifiers is designed in the thesis．Power Supply 3.3v，load capacitor 1pf，Gain＞80dB，GBM＞100MHz。

The output stage is common source amplifier for getting proper DC operation point，for the purpose of wider bandwidth，we carefully analysis the pole and zero in the circuit ，use common source common gate as current Ibias。

折叠式共源共栅运算放大器设计说明一、设计原理二、设计步骤1.确定规格要求：根据实际应用需求确定输入阻抗、输出阻抗、增益、带宽等参数。

2.选择管子：根据需求选择合适的场效应管。

通常选择具有良好参数的MOS管，如低频用的2N7000，高频用的BF861A等。

3.设计共源级：首先设计共源级，这是整个电路的放大核心。

根据增益要求和输入阻抗要求，确定共源电阻的值，再根据场效应管的参数计算源极电流和电压。

同时，要保证共源级的电流和电压工作在合适的范围内，不引起过大的功耗和失真。

4.设计共栅级：共栅级起到输出驱动的作用，可以提供较低的输出阻抗。

根据输出阻抗和带宽要求，选择合适的共栅电阻值和驱动电路的参数。

同时要注意共栅级的工作点和共源级的匹配，以保证电路的整体性能。

5.接入电源电压：根据电路需求，确定合适的电源电压。

注意电源电压的选择要与场效应管的参数相匹配，避免电压过高或过低导致管子失效或工作不稳定。

6.进行仿真和调试：在完成电路设计后，进行电路仿真和调试，检查电路的增益、带宽等参数是否满足设计要求。

可以使用SPICE电路仿真软件进行仿真，根据仿真结果对电路进行调整和优化。

7.布局和绘制电路板：根据电路设计，进行布局和绘制电路板。

布局过程中要注意相邻元件的干扰和电路的稳定性。

绘制电路板时要保持线路的规整和排布的合理性。

8.组装和测试：完成电路板制作后，进行元件的组装和焊接。

然后进行电路的测试和调试，检查电路的工作状态和各项指标是否满足要求。

三、注意事项1.设计时要考虑到电压的限制，避免电路失效或工作不稳定。

2.选择合适的场效应管，根据具体需求选择低频或高频的管子。

3.设计时要注意电路整体性能，使其在增益、带宽等方面满足要求。

4.在进行仿真时，要根据仿真结果对电路进行调整和优化，确保电路性能达到最佳状态。

5.布局和绘制电路板时要注意干扰和稳定性，保持线路的规整和排布的合理性。

6.组装和测试时要仔细检查，确保电路的工作状态和各项指标达到要求。

折叠式共源共栅运算放大器目录一．摘要 (2)二．电路设计指标 (3)三．电路结构 (3)四．手工计算 (7)五．仿真验证 (10)六．结论 (12)七．收获与感悟 (12)八．参考文献 (13)摘要运算放大器在现代科技的各个领域得到了广泛的应用，针对不同的应用领域出现了不同类型的运放。

本文完成了一个由pmos作输入的放大器。

vdd为3.3v，负载电容为1pf，增益Av 大于80dB，带宽GBM大于100MHz的放大器。

输出级采用共源级结构以提高输出摆幅及驱动能力，为达到较宽的带宽，本文详细分析推导了电路所存在的极零点，共源共栅镜像电流源产生Ibias。

选择P沟道晶体管的宽度和长度，使得它们的m g 和ds r 与N沟道晶体管的情况相匹配。

关键字：运算放大器、共源共栅级、极点AbstractOperation amplifiers are widely used in many field s nowadays。

All kinds of differential operation amplifiers appear f6r special application．One basic cell of which is fully differential operation amplifiers is designed in the thesis．Power Supply 3.3v，load capacitor 1pf，Gain＞80dB，GBM＞100MHz。

The output stage is common source amplifier for getting proper DC operation point，for the purpose of wider bandwidth，we carefully analysis the pole and zero in the circuit ，use common source common gate as current Ibias。

折叠式共源共栅cmos运算放大器的设计与优化下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。

文档下载后可定制修改，请根据实际需要进行调整和使用，谢谢！本店铺为大家提供各种类型的实用资料，如教育随笔、日记赏析、句子摘抄、古诗大全、经典美文、话题作文、工作总结、词语解析、文案摘录、其他资料等等，想了解不同资料格式和写法，敬请关注！Download tips: This document is carefully compiled by this editor. I hope that after you download it, it can help you solve practical problems. The document can be customized and modified after downloading, please adjust and use it according to actual needs, thank you! In addition, this shop provides you with various types of practical materials, such as educational essays, diary appreciation, sentence excerpts, ancient poems, classic articles, topic composition, work summary, word parsing, copy excerpts, other materials and so on, want to know different data formats and writing methods, please pay attention!折叠式共源共栅CMOS运算放大器的设计与优化1. 引言在集成电路领域，CMOS运算放大器一直是研究的热点之一。

折叠式共源共栅放大器设计
下面是一个折叠式共源共栅放大器的设计示例：
1.选择合适的工作频率：首先确定设计的工作频率范围，根据应用需
求选择合适的频率。

2.确定器件参数：根据工作频率选择适合的MOSFET器件，并确定器
件的尺寸和工作点。

3.进行小信号分析：通过小信号等效电路分析，得到输入输出阻抗、
增益和带宽等参数。

4.设计输入匹配网络：设计输入匹配网络，使得输入阻抗与传输线匹配，以最大化输入信号的传输。

5.设计输出匹配网络：设计输出匹配网络，使得输出阻抗与负载匹配，以最大化输出信号的传输。

6.进行直流仿真：通过仿真软件，对折叠式共源共栅放大器的直流偏
置和工作点进行仿真和优化。

7.进行射频仿真：通过射频仿真软件，对折叠式共源共栅放大器的增益、带宽等性能进行仿真和优化。

8.PCB布局和封装：设计合适的PCB布局，使得折叠式共源共栅放大
器具有良好的抗干扰能力和稳定性。

选择合适的封装，以满足散热和尺寸
要求。

9.进行实验验证：通过PCB制作和实验验证，对设计的折叠式共源共
栅放大器进行性能测试和调整。

10.进行优化调整：根据实验结果，对折叠式共源共栅放大器进行优化和调整，以达到设计要求。

总结：折叠式共源共栅放大器设计需要从选择工作频率、器件参数确定到小信号分析、匹配网络设计、仿真优化、PCB布局和实验验证等多个步骤。

通过科学合理的设计和优化调整，可以实现折叠式共源共栅放大器的高效、低功耗和稳定工作。

一种折叠共源共栅运算放大器的设计关键词：运算放大器，ADC, DAC,模拟集成电路，混合信号集成电路，跨导运算放大器，共源共栅1 引言随着集成电路技术的不断发展，高性能运算放大器广泛应用于高速模/数转换器（ADC）、数/模转换器（DAC）、开关电容滤波器、带隙电压基准源和精密比较器等各种电路系统中，成为模拟集成电路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及系统的整体性能，高性能运算放大器的设计一直是模拟集成电路设计研究的热点之一，以折衷满足各种应用领域的需要。

许多现代集成CMOS运算放大器被设计成只驱动电容负载。

有了这样只有电容的负载，对于运放放大器，就没有必要使用电压缓存器来获得低输出阻抗，因此，有可能设计出比那些需要驱动电阻负载的运算放大器具有更高速度和更大的信号幅度的运算放大器。

通过在一个只驱动电容负载的运算放大器输出端只有一个高阻抗节点，可以获得这些提高，这些运算放大器在其他节点看到的导纳与MOS管的跨导在一个量级上，因此他们具有低阻抗。

有了所有相对低阻抗的内部节点，运算放大器的速度得到最大化，这里还应该提到的是：这些低节点阻抗使得所有节点而不是输出节点的电压信号降低，然而，各种晶体管的电流信号可能非常大，对这些运算放大器，应看到补偿通常是由负载电容达到的，这样，当负载电容变大，运算放大器通常变得更稳定也更慢，这些现代晶体管最重要的参数之一是他们的跨导值（即输出电流和输入电流的比）。

因此，一些设计者称这些现代运算放大器为跨导运算放大器或者运算跨导放大器（OTA）。

在各种OTA结构中，折叠共源共栅运放结构的运算放大器可以使设计者优化二阶性能指标，这一点在传统的两极运算放大器中是不可能的，特别是共源共栅技术对提高增益、增加PSRR值和在输出端允许自补偿是有用的。

这种灵活性允许在CMOS工艺中发展高性能无缓冲运算放大器，目前，这样的放大器已被广泛应用无线电通信的集成电路中。

本文介绍的运放是一种采用TSMC 0.18 μm Mixed Signal SALICIDE（1P6M，1.8V/3.3V）CMOS工艺的折叠共源共栅运放，并对其进行了DC，AC及瞬态分析，最后与设计指标进行比较。

国家集成电路人才培养基地模拟电路高级实验（6）折叠式运算放大器2006-071. 设计目的：设计共源共栅运算放大器，使其满足V DD=3.3V，功率P=10mW，输出摆幅为1.95V，增益A V≥80dB。

使用SMIC 0.18um 3.3V CMOS工艺3.3V晶体管模型。

学习差动放大器DC扫描、AC、瞬态分析的方法。

参数给定：C OX=(εsiεo)/t ox其中εsi=8.85*10-12，εo=3.9，t ox =6.62nm；u n=350cm2，u p=92.5 cm2。

2. 设计步骤：1．启动cadence工具在Terminal中输入cds.setupicfb&2．电路设计按照下图进行电路设计，运放采用折叠式共源共栅电路。

图一设计图形注意：i). 所有的pmos管的衬底都必须接电源；所有nmos管的衬底都必须接地ii). 直接用电压源给出偏置电压。

3．参数计算完成了电路图的基本结构之后，接下来就是给每个元件加入设计量，这样就需要对各个器件的参数进行分配和计算。

从图中的mos管的标号定义：总的尾电流源pmos管为M0，M1；pmos共栅管为M2，M3；nmos共源共栅管从上到下依次为M4，M5，M6，M7；输入管为M8，M10；输入端的尾电流源mos管为M9。

pmos管的model name取p33，nmos管为n33。

1)电流的分配由于V DD=3.3V，功率P=10mW，则总的电流为I DS＝10mW/3.3V＝3mA。

其次两条支路是完全对称的，所以给每条之路分配1.5mA的电流。

而对于折叠电路部分和本身的共源共栅电路部分将每条支路的电流再次分割，这里我们全部采用平分的方式，即M0，M1的电流均为1.5mA；其余mos管（除M9外）的电流均为0.75mA，是每条支路的二分之一；而对于M9的电流值为两个输入支路电流之和，即为1.5mA。

2)过驱动电压的分配根据题目的要求，输出摆幅要为1.95V，以此为标准分配过驱动电压。

《IC课程设计》报告折叠式共源-共栅运算跨导放大器的设计姓名：王志伟学号：U200713959班级：0707院系：控制系专业：自动化同组人姓名：田绍宇胡月目录1设计目标 (1)2相关背景知识 (2)3设计过程 (2)3.1 电路结构设计 (2)3.2 主要电路参数的手工推导 (2)3.2.1直流工作点分析 (2)3.2.2带宽分析及原件参数计算 (3)3.2.3直流增益的小信号模型分析 (4)3.3 计算参数验证 (5)4电路仿真 (5)4.1交流特性仿真 (7)4.2最大输出摆幅仿真 (9)4.3共模输出的仿真验证 (11)5讨论 (12)6收获和建议 (13)7参考文献 (14)摘要：折叠式共源共栅结构的运算放大器不仅能提高增益、增加电源电压噪声抑制比、而且在输出端允许自补偿。

1设计目标设计一款折叠式共源-共栅跨导运算放大器（Design a Folded Cascode OTA），其设计指标见表1，参考电路原理图如下图所示，用0.35um coms工艺。

图：折叠式共源-共栅跨导运算放大器设计步骤与要点：1.直流工作点的分析与设计（DC operation point design and analysis）1) 假设所有的MOS管均工作在饱和区，VGS-VT=200mV，VDD=3V，VSS= 0V，计算OTA的最大输出摆幅。

2) 基于0.35 um CMOS工艺，计算和设计MOS管的尺寸，使OTA电路满足最大输出摆幅的要求。

3) 以下数据可供设计参考L1,2,3,4 = Lmin; Lmin= 1μm。

2.在HSpice电路仿真软件，对所设计的电路进行模拟仿真与设计2相关背景知识随着集成电路技术的不断发展，高性能运算放大器得到广泛应用，其性能直接影响电路及系统的整体性能。

折叠式共源共栅运算放大器具有二阶优化性能，因此设计一个实用价值的折叠式共源共栅运算放大器是非常有现实意义的。

CMOS管的参数并不能通过简单的理论计算进行准确的预测，在给定的工艺条件下，理论计算出的管子宽长不考虑实际情况下工艺条件等诸多外界因素，仿真的结果会和设计指标有很大的差距。

折叠式共源共栅运算放大器设计1.设计原理折叠式共源共栅运放的设计原理主要基于共源共栅电路，通过级联的方式来增加放大器的增益和带宽。

共源共栅电路是一种结合了共源级和共栅级的运放电路，具有高输入阻抗、低输出阻抗和高增益的特点。

通过将两个共源共栅电路级联，可以得到折叠式共源共栅运放，进一步提高增益和带宽。

2.关键参数在设计折叠式共源共栅运放时，需要考虑以下几个关键参数：-增益：增益是指输入信号与输出信号之间的比例关系，是一个放大器的主要性能指标。

在设计过程中，需要确定所需的增益，并根据电路结构进行调整。

-带宽：带宽是指放大器能够放大信号的频率范围。

在设计折叠式共源共栅运放时，需要选择适当的电容和电阻来提供所需的带宽。

-输入阻抗：输入阻抗是指放大器的输入端对外部信号的电阻。

在折叠式共源共栅运放中，可以通过调整栅极电阻和源极电阻来控制输入阻抗。

-输出阻抗：输出阻抗是指放大器的输出端对外部负载的电阻。

在设计过程中，需要考虑输出阻抗对于负载的影响，并选择适当的电路结构来提供所需的输出阻抗。

3.设计流程-确定设计规格：首先需要明确设计的需求，包括增益、带宽和输入输出阻抗等。

-电路拓扑选择：选择折叠式共源共栅电路作为基本电路拓扑。

-参数计算：根据设计规格和电路拓扑，计算所需的电阻、电容等参数。

-电路模拟：使用电路模拟软件，如SPICE，对电路进行仿真，验证设计参数的正确性，并进行性能分析。

-电路调整：根据仿真结果，对电路进行调整，满足设计规格。

-PCB设计：将电路布局成PCB，进行进一步的测试和优化。

-调试与测试：进行电路的调试和测试，对性能进行评估和调整。

4.实际应用折叠式共源共栅运放可应用于各种通信和成像系统中，例如放大器、滤波器、混频器等。

由于折叠式共源共栅运放具有高增益和宽带宽的优势，可以提高信号的质量和速度，使系统更加稳定和可靠。

同时，折叠式共源共栅运放还可以用于低功耗电路设计中，通过优化电路结构和参数选择，降低功耗并提高电路性能。