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高速低压低功耗CMOSBiCMOS运算放大器设计.rar

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  • 日期: 2014-03-05
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标签: 高速低压低功耗CMOSBiCMOS运算放大器设计

近年来,以电池作为电源的微电子产品得到广泛使用,因而迫切要求采用低电源电压的模拟电路来降低功耗。目前低电压、低功耗的模拟电路设计技术正成为微电子行业研究的热点之一。 在模拟集成电路中,运算放大器是最基本的电路,所以设计低电压、低功耗的运算放大器非常必要。在实现低电压、低功耗设计的过程中,必须考虑电路的主要性能指标。由于电源电压的降低会影响电路的性能,所以只实现低压、低功耗的目标而不实现优良的性能(如高速)是不大妥当的。 论文对国内外的低电压、低功耗模拟电路的设计方法做了广泛的调查研究,分析了这些方法的工作原理和各自的优缺点,在吸收这些成果的基础上设计了一个3.3 V低功耗、高速、轨对轨的CMOS/BiCMOS运算放大器。在设计输入级时,选择了两级直接共源一共栅输入级结构;为稳定运放输出共模电压,设计了共模负反馈电路,并进行了共模回路补偿;在偏置电路设计中,电流镜负载并不采用传统的标准共源-共栅结构,而是采用适合在低压工况下的低压、宽摆幅共源-共栅结构;为了提高效率,在设计时采用了推挽共源极放大器作为输出级,输出电压摆幅基本上达到了轨对轨;并采用带有调零电阻的密勒补偿技术对运放进行频率补偿。 采用标准的上华科技CSMC 0.6μpm CMOS工艺参数,对整个运放电路进行了设计,并通过了HSPICE软件进行了仿真。结果表明,当接有5 pF负载电容和20 kΩ负载电阻时,所设计的CMOS运放的静态功耗只有9.6 mW,时延为16.8ns,开环增益、单位增益带宽和相位裕度分别达到82.78 dB,52.8 MHz和76°,而所设计的BiCMOS运放的静态功耗达到10.2 mW,时延为12.7 ns,开环增益、单位增益带宽和相位裕度分别为83.3 dB、75 MHz以及63°,各项技术指标都达到了设计要求。

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