CMOS运放的优化设计 第一章 绪论 §1.1运算放大器设计概述 集成电路一般分为模拟集成电路和数字集成电路两大类，两类电路的设计方 法不尽相同。近年来，随着SOC的发展，混合信号集成电路得到了广泛应用， 并且其相关技术飞速进步。然后，模拟电路仍然被证明具有强大的生命力，其相 关的设计技术仍然处于不断的深化和完善之中。 集成模拟电路设计和分立元件的模拟电路设计有显著的区别。采用分立元件 的模拟电路所用的有源和无源器件并不都制造在同一块衬底上，而集成化的电路 则是做在同一块芯片上的，所有有源无源器件的几何形状、尺寸何位置都在集成 电路设计师的支配和控制之下，赋予设计师更大的自由度。其次，集成电路设计 师不可能通过搭电路板来检验设计结果，而只能通过计算机模拟的方法确认他的 设计是否达到要求。第三，集成电路设计师在设计电路时受到工艺条件的约束， 必须与当时的工艺水平相兼容2]。 运算放大器，简称运放，是模拟电路中最为通用和基础的模块。运放一般由 四部分构成，包括输入级、中间级、输出级和偏置电路。本文所设计的运放采用 两级结构，其中第二章采用的是双端输入，单端输出，偏置电路采用常跨导结构： 第三章采用的是双端输入双端输出的全差分结构，其中在输入级中运用了双共源 共栅(cascode)结构，通过提高输出阻抗达到了提高增益的效果，并且利用双 端输出，提高了共模抑制比和电源抑制比。 在二级运放的设计过程中，为使相位裕度达到指标要求，需要利用频率补偿。 本文采用的是RC密勒补偿，如图1.1所示。此补偿电路将把运放的输入极点往 低频处推，而且将引入一个零点。通过计算，可以调整电阻R的取值，将零点 移到左半平面，而且使零点略大于单位增益带宽，使得运放的相位裕度得到提高。 X 图1.1RC密勒补偿 3CMOS 运放的优化设计 3 第一章 绪论 §1.1 运算放大器设计概述 集成电路一般分为模拟集成电路和数字集成电路两大类，两类电路的设计方 法不尽相同。近年来，随着 SOC 的发展，混合信号集成电路得到了广泛应用， 并且其相关技术飞速进步。然后，模拟电路仍然被证明具有强大的生命力，其相 关的设计技术仍然处于不断的深化和完善之中。 集成模拟电路设计和分立元件的模拟电路设计有显著的区别。采用分立元件 的模拟电路所用的有源和无源器件并不都制造在同一块衬底上，而集成化的电路 则是做在同一块芯片上的，所有有源无源器件的几何形状、尺寸何位置都在集成 电路设计师的支配和控制之下，赋予设计师更大的自由度。其次，集成电路设计 师不可能通过搭电路板来检验设计结果，而只能通过计算机模拟的方法确认他的 设计是否达到要求。第三，集成电路设计师在设计电路时受到工艺条件的约束， 必须与当时的工艺水平相兼容[2]。 运算放大器，简称运放，是模拟电路中最为通用和基础的模块。运放一般由 四部分构成，包括输入级、中间级、输出级和偏置电路。本文所设计的运放采用 两级结构，其中第二章采用的是双端输入，单端输出，偏置电路采用常跨导结构； 第三章采用的是双端输入双端输出的全差分结构，其中在输入级中运用了双共源 共栅（cascode）结构，通过提高输出阻抗达到了提高增益的效果，并且利用双 端输出，提高了共模抑制比和电源抑制比。 在二级运放的设计过程中，为使相位裕度达到指标要求，需要利用频率补偿。 本文采用的是 RC 密勒补偿，如图 1.1 所示。此补偿电路将把运放的输入极点往 低频处推，而且将引入一个零点。通过计算，可以调整电阻 R 的取值，将零点 移到左半平面，而且使零点略大于单位增益带宽，使得运放的相位裕度得到提高。 C R 图 1.1 RC 密勒补偿