【導(dǎo)讀】..........1. ..2. .2. ....3. .3. ...........4. .5. .5. ..7. ..7. .............15

　　

【正文】 一步提高增益，同時，采用 PMOS 管有利于減小噪聲。如圖 (a)所示。 M16 管為中間級放大管，輸出緩沖級 的 M， M!8 等也作為中間級放大管的負(fù)載。為了便于分析增益，得出其小信號 模型女 11 圖 (b)所示。 由 (b)可得： ? ?? ? 01161 171717116 ??????? ???? dsodsmom rrrgr dsuug (4— 13) 故有： ? ? ? ??????? ?????? 17ds017ds17m16ds16m10u rr/rg1r1/gUUA （ 4— 14） （ a）增益級電路 （ b）增益級電路小信號模型 圖 中間放大級電路分析 當(dāng) 0r 遠(yuǎn)大于 17dsr 時有 : LWKIUUAD3m 16ds 1616m16ds10u 2gggr ??????? (4— 15) 其中， 0r 為 17M 的源極向外看的輸入電阻。 從上式可以知道只要增加 17M 的寬長比 LW 或者增大恒流源 DI 就可以提高整個運放的增益。 第五章 運算放大器的 HSPICE 仿真 運放開環(huán)增益特性分析 將運放接成如圖 所示的結(jié)構(gòu)，就可以測量運放的開環(huán)增益曲線。為了便與分析，以下分析均參照傳統(tǒng)運算放大器仿真曲線，得出相對結(jié)論。 圖 開環(huán)增益測試圖 運放輸出端接 10k? 和 10pF 電容負(fù)載在電源電壓為士 ，共模輸入電壓為 的條件下做交流小信號分析，可以得到小信號開環(huán)電壓增益的幅頻及相頻特性曲線，如圖 所示。從仿真結(jié)果可以看出，在滿足單位增益帶寬的同時，能很好地調(diào)節(jié)相位裕度，低頻開環(huán)電壓增益達 88dB 左右，單位增益帶寬積約為 、相位裕度約為 800，都滿足了設(shè)計。 圖 開環(huán)增益的幅頻特性和相頻特性 運算放大器的直流傳輸特性分析 失調(diào)電壓 運放的電源取士 ，將運放得反相端接地如圖 所示，同時同相端加直流掃描電壓，得到運放的直流傳輸特性仿真曲線如圖 所示。當(dāng)輸出電壓 lJo=OV 時的輸入電壓即為輸入失調(diào)電壓，從圖中可知，失調(diào)電壓為 林 V，達到了高精度的要求。 圖 輸入失調(diào)電壓的測量電路 圖 運放失調(diào)電壓測量 轉(zhuǎn)換速率和建立時間 圖 是轉(zhuǎn)換速率以及閉環(huán)建立測試時間的測試波形圖。 圖 轉(zhuǎn)換速率和建立時間的測量 轉(zhuǎn)換速率是指輸出端電壓變化的極限，它由所能提供的對電容充放電的最大電流決定。壓擺率不受輸出級限制，但由第一級的源一漏極電流決定。建立時間是運算放大器受到小信號激勵時輸出達到穩(wěn)定值 (在預(yù)定的容差范圍內(nèi) )所需的時間。較長的建立時間意味著模擬信號處理速率將會降低。 圖 :閉環(huán)建立時間為 哪，在圖中波形上升或下降期間由波形的斜率可以確定轉(zhuǎn)換速率。經(jīng)計算上升沿的轉(zhuǎn)換速率 ?SR 為 ?V ，下降沿的轉(zhuǎn)換速 ?SR 為 :。由圖可知相比傳統(tǒng)運放，雖然所設(shè)計運放的穩(wěn)定性還有待改善，但所設(shè)計運放的轉(zhuǎn)換速率和建立時間性能有了明顯的提高。 第六章 結(jié)論與展望 對于一個低電壓、高精度 CMOS 運算放大器進行了完整的設(shè)計，其指標(biāo)已達到了設(shè)計要求，具有一定的先進性和指導(dǎo)意義。在設(shè)計中注意了運 放在亞微米工藝下的特殊性，使其可用于目前流行的亞微米工藝技術(shù)。論文從收集資料一查閱文獻 ~設(shè)計電路一進行理論分析一HsPice仿真，直至完成論文，從 2021年開始已經(jīng)歷時一年多。論文的完成使本人對模擬集成電路設(shè)計理論和芯片的工藝規(guī)則有了一定的認(rèn)識，特別是對低電壓、高精度 cMOS 運算放大器及相關(guān)模擬電路有了更深入的了解。論文比較全面地介紹了低電壓、高精度 CMOS運算放大器方面的最新研究成果。借鑒國際上對低壓、高精度運算放大器的最新研究成果，設(shè)計出了新的低電壓高精度運算放大電路。從所設(shè)計的電路的仿真結(jié)果來看，這些 電路的實現(xiàn)是可行的。 論文的內(nèi)容大致歸納為以下幾點： 闡述了模擬集成電路設(shè)計在電子行業(yè)「一掃的重要地位，說明了本課題研究的重要意義，重點介紹了目前低壓、高精度 CMOS運算放大器在國際上的發(fā)展。 參考國內(nèi)外技術(shù)文獻，研究各種運放電路的組成結(jié)構(gòu)和工作原理。在收已有的相關(guān)技術(shù)成果的基礎(chǔ)上，提出自己的設(shè)計方案并驗證了系統(tǒng)實施的可行性。綜合考慮系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)和電路實現(xiàn)的復(fù)雜性，并設(shè)計出運放的結(jié)構(gòu)形式。根據(jù)采取 CMOS 工藝特點和要求，設(shè)計各部件具體的電路形式，如輸入差分對、共源一共柵級、低壓寬擺幅電流鏡、自 增益技術(shù)、斬波技術(shù)和密勒補償電容等。特別是對于其中比較復(fù)雜的部件，如共源一共柵輸入級等，根據(jù)其電路特點來設(shè)計電路模型，使其性能最優(yōu)。 論文設(shè)計過程中利用了自舉技術(shù)、斬波技術(shù)等創(chuàng)新技術(shù)，使得所設(shè)計的 CMOS 高精度運算放大器符合了高性能高創(chuàng)新點的要求，自增益結(jié)構(gòu)和斬波技術(shù)的運用不僅增大了系統(tǒng)的開環(huán)增益，而且減小了系統(tǒng)失調(diào)，從而達到了高精度的要求。然而，正如在文獻綜述中已經(jīng)指出的 :不斷的在出現(xiàn)對運算放大器更新、更高的性能要求。而復(fù)雜多變的工作環(huán)境、日益廣闊的應(yīng)用空間，都為運算放大器的發(fā)展提供了機遇和挑戰(zhàn)。在論文工作 過程中筆者覺得以下幾個問題有待于進一步探討。首先，對本次設(shè)計而言如何進一步降低運放的靜態(tài)電流和工作電壓以及溫度范圍，可以成為以后繼續(xù)關(guān)注和努力的方向 。再者，就是目前尚未對所設(shè)計的運放電路制作流片，所以未對芯片做出驗證性的實驗，這正是今后進一步研究的方向。 致謝 在論文即將完成之際，感激所有幫助我，關(guān)心我的老師、親人和朋友首先，要特別感謝我的導(dǎo)師張加宏老師。在我學(xué)習(xí)階段，張老師不僅在專業(yè)技能和知識上對我悉心指導(dǎo)，也教誨了我許多人生的哲理，使我受益匪淺。他嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和孜孜不倦的鉆研精神將是我長期 的榜樣。另外，在論文工作過程中，張老師也對我進行了悉心的指導(dǎo)，在此一并表示感謝。同時，要感謝實驗室為我提供了如此優(yōu)越的環(huán)境，為我的學(xué)習(xí)和成長帶來了彌足珍貴的支持。此外，我要感謝實驗室的各位師兄、前輩們，感謝我的同學(xué)。我們之間的交流、討論使我受益匪淺。 在此還要特別感謝我的父母，感謝他們 20多年的養(yǎng)育之恩，感謝他們二自支持我的學(xué)習(xí)和生活，并且在我挫折的時候給我關(guān)心、鼓舞和教誨。 在臨近畢業(yè)之際，我真誠地感謝四年來所有教導(dǎo)和幫助過我的領(lǐng)導(dǎo)、老師們，是你們讓我學(xué)到了很多的知識同時也教會了我如何做人，使我一步步的成 長了起來。最后，我希望母校南京信息工程大學(xué)濱江學(xué)院會越辦越好，越來越多的人才會從南京信息工程大學(xué)濱江學(xué)院的大門里走出來。 通過這次畢業(yè)設(shè)計，使我深刻地認(rèn)識到學(xué)好專業(yè)知識的重要性，也理解了理論聯(lián)系實際的含義，并且檢驗了大學(xué)四年的學(xué)習(xí)成果。雖然在這次設(shè)計中對于知識的運用和銜接還不夠熟練，但是我將在以后的工作和學(xué)習(xí)中繼續(xù)努力、不斷完善。這一個月的設(shè)計是對過去所學(xué)知識的系統(tǒng)提高和擴充的過程，為今后的發(fā)展打下了良好的基礎(chǔ)。由于自身水平有限，設(shè)計中一定存在很多不足之處，敬請各位老師批評指正。 參考文獻 [1]繆翌 .模擬 IC技術(shù)進展與動向 [J].電子產(chǎn)品世界， 2021， 13(21):154 一 157. [2]何拯 .模擬技術(shù)現(xiàn)況與趨勢探討 [J〕 .電子產(chǎn) ffrI世界， 2021， 13(21):144 一 152. [3] PhillipEAllen， DouglasRHolbe 筆著 .馮軍，李智群譯 .CMOS模擬集成電路設(shè)計 [M].北京 :電子工業(yè)出版社， 2021. [4]楊漠華，成勃，于奇，等 .CMOS單片集成恒帶寬放大模塊【 J].半導(dǎo)體學(xué)報， 1997， 18(3):197一 202. [5]余佳 .51單片高精度低失調(diào)運算放大器的研制〔 D〕 .成都 :電子科技大學(xué)， 2021. 「 6]成立，楊建寧，王振宇，等 .模擬電子技術(shù)「 M].南京 :東南大學(xué)出版社， 2021. [7]劉輝 .低壓低功耗 CMOS運算放大器的設(shè)計【 D〕 .成都 :電子科技大學(xué)， 2021. [9]彭建華 .低壓低功耗電流反饋運算放大器的研究和設(shè)計 [J].微電子學(xué)， 2021， 37(3):421一 424. [10]吳孫桃林凡 .基于斬波技術(shù)的 CMOS 運算放大器失調(diào)電壓的消除設(shè)計 [J〕 .半導(dǎo)體技術(shù)， 2021， 28(8):60 一 64. [11]池保勇 .模擬集成電路與系統(tǒng)〔 M〕 .北京 :清華大學(xué)出版社 2021. [12]姚鐳，郝躍國，李鐵等 .用于 MEMS紅外傳感器的集成低噪聲 CMOS 接口電路設(shè)計 [J].傳感技術(shù)學(xué)報， 2021， 20(10):2203 一 2206. [14]楊欲漪 .電壓模式到電流模式電路轉(zhuǎn)換方法的研究〔 D」 .上海 :同濟大學(xué)， 2021. [15]王輝，吳重慶，付松年 .基于斬波自動穩(wěn)零運算放大器的激光器平均光功率控制陰 .今日電子， 2021， 22(8):45 一 47. [16]駱妙藝，凌朝東，李國剛一種適合檢測生物電信號的基于斬波技術(shù)的放大器 [J].現(xiàn) 代電子技術(shù)， 2021， 14(21):一 01 一 103. [17]尹韜，楊海鋼，劉坷一種適用于微傳感器讀出電路的低噪聲、低失調(diào)斬波放大器 [， 1.半導(dǎo)體學(xué)報， 2021， 28(5):796800