華中科技大學(xué)-ic課程設(shè)計實驗報告(比例放大器設(shè)計)-wenkub
2023-06-07 18:12:03 本頁面
【正文】 里，我們選用以電流鏡為負載的差分放大器實現(xiàn)所要求的運算放大器。（3）電路性能指標滿足如下要求：① ；()???:1:0inoutV?②相位裕度 [45 度~65 度]；③輸入信號頻率 ；1infMHz?④輸出電流 0outImA?22 設(shè)計過程 基本結(jié)構(gòu)及分析 指標要求中隱含了增益要大于 10 倍，帶寬大于 100MHZ，暫時不考慮相位裕度。I華中科技大學(xué)題目：比例放大器設(shè)計院 系：專 業(yè) 班：姓 名：學(xué) 號：指導(dǎo)教師：20XX 年 XX 月I摘 要在模擬電路中對放大器進行設(shè)計時，差分放大器由于能夠?qū)崿F(xiàn)兩倍放大和能夠很好的抑制共模噪聲的優(yōu)良性能而被廣為應(yīng)用。 如圖結(jié)構(gòu)來說，根據(jù)放大器的“虛短” 、 “虛斷”特性，可以列出如下等式： 12RVinouti??根據(jù)題目要求： Vin:Vout=1:10因此，有： R1=9R2又： Iout=Vin/R2=10mA,Vin=1+(wt)得： ??102R 9另外，信號中包含 1V 直流電壓，相當于為放大器提供了直流偏置且Vo=10Vin=1v，取工作電壓為單電源 3v外圍電路設(shè)計至此結(jié)束，現(xiàn)在進行放大器內(nèi)部設(shè)計。電路如圖所示：V D DM 3 M 4M 2M 1I b i a sV i 1 V i 2G N D323 NMOS 器件 M1 和 M2 作為差分對管，PMOS 器件 M4，M5 組成電流源負載。差分放大電路的輸入輸出有許多組合，本設(shè)計僅采用雙端輸入單端輸出，因而本文僅對這種情況簡要介紹。 工藝參數(shù)提取 重要工藝參數(shù)并沒有在本設(shè)計使用的 工藝庫中直接提供，需要提取。由 LoPNCrf)|(21?? 又 DpoPDnoNIrIr????1, pnoI)(1|???則 f1 由 λ、負載電容 L、電流 D共同決定，其中 Cl 不變，λ 為工藝限制參數(shù)，則 f1 只能由 Id 決定。（注：本文未作特殊說明處均取 L=1um）此電路中用作恒流源電流等于兩支路電流之和， ?.7 仿真網(wǎng)表見附錄。參考文獻【2】中對這種情況進行了介紹。電容 C和電阻 Rz 構(gòu)成密勒補償。以上的要求，應(yīng)使零點 z 位于 處，并且讓極點 p2 位于 處。NK為 200， 13 uAIL)(4?為了實現(xiàn)相位補償，讓零點 z 位于 處。其實結(jié)果有可能更好，因為 GBW 和 Cc、gm1 的關(guān)系相對獨立，修改這兩個參數(shù)并不大規(guī)18模影響電路的特性，由它們變化而產(chǎn)生的相位裕度的降低可以由 Rz 進行補償。相位裕度、幅頻特性等多方面進行綜合考慮。則電壓增益約為 ，輸入頻率范圍為 1Mhz234 心得體會略24致 謝略25參 考 文 獻略附 錄仿真網(wǎng)表如下：*TwoStage Op Amp.option post=2 numdgt=7 tnom=27.LIB C:\synopsys\\BIN\ ttvdd VDD 0 3 電源電壓 3vvi1 Vi1 0 dc=1 ac= 共模電壓 1v 交流電壓 vi2 Vi2 0 dc=1 ac=0 r1 Vo R2 900 900 歐r2 R2 0 100 100 歐*cl Vo 0 3pf 負載開路x1 VDD 0 Vi1 Vi2 Vo opamp 二級運放子電路接口：VDD VSS 輸入 1 輸入 2 輸出.subckt opamp VDD 0 Vi1 Vi2 VoM1 1 Vi1 3 3 p_33 W=57U L=1U M2 2 Vi2 3 3 p_33 W=57U L=1U M3 1 1 0 0 n_33 W=13U L=1U M4 2 1 0 0 n_33 W=13U L=1U M6 Vo 2 0 0 n_33 W=38U L=1Urz 2 4 380 補償電阻 380 歐cc 4 Vo 1pf 補償電容 1pfIref1 VDD 3 dc 200U 靜態(tài)偏置 200UIref2 VDD Vo dc 600U M6 偏置 600 U （3gm1=gm6 ）.ends.op.ac dec 10 1 1G.print ac vdb(Vo) vp(Vo).end。與一級放大器相比較性能得到明顯提高。這時可以考慮采用二級放大器。取 61mg?，由前面的計算可知， mg= 計算得 0DIuA 6()? 仿真結(jié)果仿真網(wǎng)表見附錄14電路如圖：V D DM 4M 3M 2M 1M 6I r e f 2I r e f 1C LC cR zG N DG N DV i 1 V i 2第 一 級負 載第 二 級12304V o21對以上計算參數(shù)仿真后發(fā)現(xiàn) GBW 僅停留在 810^7 比單級沒有多少改善，但是根據(jù) GBW與 gm1 成正比的關(guān)系，以及 Cc 與帶寬成反比的關(guān)系，多次調(diào)整參數(shù)使得單位增益帶寬增大到了 10^8。1 ????將所有的驅(qū)動電壓都固定在 ，補償電容已定則取
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