第1期 唐长文等：与工艺无关的Rail-to-Rail CMOS运算放大器 49 效应，分别调节Mc11和Mc14、Mc12和Mc15,使它们分 tel工艺下进行模拟的，晶体管的宽长都考虑到与 别具有相同的Vcs,则M1和Mc13、M2和Mc1s也分别 0.62m无锡上华工艺兼容。因此在两种工艺条件 具有相同的VGs。因此，输出级的静态电流可以由下 下，电路结构和参数是完全一样的。整个电路如图6 式表示： 所示，负载为10k2电阻与10pF电容并联，电路的 W) 模拟性能列于表1。 1= L 、s=、6 (16) (T)s (is 表1模拟结果 AB类输出级的电流特性曲线如图5所示。 0.35um 0.6um 工艺 单 位 Alcatel工艺 无锡上华工艺 输入级跨导 7 14 % 误差 电源电压 2.4w4.5 2.44.5 V 静态功耗 2.5 1.2 mw 输出峰值电流 6.5 4.2 mA 输入失调电压 0.02 0.1 mV 等效输入噪声 140 64 nV/√Hz (f=100kHz) 共模电压 -0.6+Vs -0.7+Vss 输入范围 Vm+0.5 VDD+0.6 图5AB类输出级电流特性曲线 输出电压范围 Vs~Vm-0.08 Vss~VDD-0.05 V 为了提高单位增益带宽和相位余量，我们采用 直流增益 87.9±0.7 78.4±1.2 dB Cascoded Miller补偿技术[]。在补偿的过程中，权衡 单位增益带宽 14±0.8 9.0±0.5 MHz 单位增益带宽和相位余量使补偿电容尽量减小。最 相位裕度 67±3 75±1 后结果表明，Cascoded Miller补偿技术能够提高带 THD(单位 宽2倍左右。 增益反馈 2.758e-02 6.853e-03 % f=1 kHz,1 V) 5 不同工艺条件下的电路实现 转换速率 37.5 12.5 V/μs 建立时间 89 150 ns 整个R2R运算放大器首先是在0.35 m Alca- (0.1%,1V) 图6与工艺无关的R2R运算放大器电路 在两种不同的工艺下，我们分别比较了输入级 其中，(a)是在Alcatel0.35um工艺下模拟的结果， 跨导和幅频特性，其仿真波形分别如图7和图8所示， (b)是在无锡上华0.6m工艺下模拟的结果。效应!分别调节 "#$$和 "#$%&"#$’和 "#$(!使它们分 别具有相同的 )*+!则 "$和 "#$,&"’和 "#$-也分别 具有相同的 )*+.因此!输出级的静态电流可以由下 式表示/ 012 3 4 56$ 3 4 56$, 0$,2 3 4 56’ 3 4 56$- 0$- 3$-6 78类输出级的电流特性曲线如图(所示. 图( 78类输出级电流特性曲线 为了提高单位增益带宽和相位余量!我们采用 #9:;<=>=?@AA>B补偿技术C’D .在补偿的过程中!权衡 单位增益带宽和相位余量使补偿电容尽量减小.最 后结果表明!#9:;<=>=?@AA>B补偿技术能够提高带 宽’倍左右. ( 不同工艺条件下的电路实现 整个 E’E运算放大器首先是在FG,(HI 7A;9J K>A工艺下进行模拟的!晶体管的宽长都考虑到与 FG-HI 无锡上华工艺兼容.因此在两种工艺条件 下!电路结构和参数是完全一样的.整个电路如图- 所示!负载为$FLM电阻与$FNO电容并联!电路的 模拟性能列于表$. 表P 模拟结果 工艺 FG,(HI 7A;9K>A工艺 FG-HI 无锡上华工艺 单 位 输入级跨导 误差 Q $% R 电源电压 ’G%S%G( ’G%S%G( T 静态功耗 ’G( $G’ IU 输出峰值电流 -G( %G’ I7 输入失调电压 FGF’ FG$ IT 等效输入噪声 3V2$FFLWX6 $%F -% YT[ZWX 共模电压 输入范围 \FG-])++S )^^]FG( \FGQ])++S )^^]FG￾T 输出电压范围 )++S)^^\FGF_ )++S)^^\FGF( T 直流增益 _QG‘aFGQ Q_G%a$G’ =8 单位增益带宽 $%aFG_ ‘GFaFG( ?WX 相位裕度 -Qa, Q(a$ b cW^3单位 增益反馈 V2$LWX!$T6 ’GQ(_>JF’ -G_(,>JF, R 转换速率 ,QG( $’G( T[H: 建立时间 3FG$R!$T6 _‘ $(F Y: 图- 与工艺无关的 E’E运算放大器电路 在两种不同的工艺下!我们分别比较了输入级 跨导和幅频特性!其仿真波形分别如图Q和图_所示! 其中!396是在 7A;9K>AFG,(HI 工艺下模拟的结果! 3d6是在无锡上华FG-HI工艺下模拟的结果. 第 $期 唐长文等/与工艺无关的 E9@AJK<JE9@A#?e+运算放大器 %‘