華中科技大學(xué)-ic課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告(比例放大器設(shè)計(jì))(參考版)
2025-05-26 18:12本頁面
【正文】 則電壓增益約為 ，輸入頻率范圍為 1Mhz234 心得體會(huì)略24致 謝略25參 考 文 獻(xiàn)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(fù)載開路x1 VDD 0 Vi1 Vi2 Vo opamp 二級(jí)運(yùn)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(bǔ)償電阻 380 歐cc 4 Vo 1pf 補(bǔ)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(jí)放大器相比較性能得到明顯提高。相位裕度、幅頻特性等多方面進(jìn)行綜合考慮。這時(shí)可以考慮采用二級(jí)放大器。其實(shí)結(jié)果有可能更好，因?yàn)?GBW 和 Cc、gm1 的關(guān)系相對(duì)獨(dú)立，修改這兩個(gè)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(jìn)行補(bǔ)償。取 61mg?，由前面的計(jì)算可知， mg= 計(jì)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(jí)負(fù) 載第 二 級(jí)12304V o21對(duì)以上計(jì)算參數(shù)仿真后發(fā)現(xiàn) GBW 僅停留在 810^7 比單級(jí)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。NK為 200， 13 uAIL)(4?為了實(shí)現(xiàn)相位補(bǔ)償，讓零點(diǎn) z 位于 處。1 ????將所有的驅(qū)動(dòng)電壓都固定在 ，補(bǔ)償電容已定則取 57)(21L又因?yàn)? 2)(TGSDVKI??且 139。以上的要求，應(yīng)使零點(diǎn) z 位于 處，并且讓極點(diǎn) p2 位于 處。設(shè) 1C、 2分別為第一、二節(jié)點(diǎn)的對(duì)地電容，則電路的傳輸函數(shù)為（注意：沒有算上 Rz） 1212(),inVGsCRab???其中12)()][ 21,221,11RGCRbam???則第一轉(zhuǎn)折頻率為 Mf mCd 0)]([2112??那么第二轉(zhuǎn)折頻率為RC 電路其實(shí)為超前補(bǔ)償裝置，使電路的相角超前，電路零點(diǎn)為 將零點(diǎn)移至轉(zhuǎn)折頻率附近則能減緩增益下降的速率，這就相當(dāng)于再增加了帶寬。電容 C和電阻 Rz 構(gòu)成密勒補(bǔ)償。于是采用如下電路對(duì)放大器進(jìn)行設(shè)計(jì)。參考文獻(xiàn)【2】中對(duì)這種情況進(jìn)行了介紹。從推導(dǎo)中可以看到，無論增益還是帶寬，都相對(duì)固定，改動(dòng)的余地不大，再加上器件的寬長比有限制，所以在這種情況下要增加增益而不太多的犧牲帶寬是不太可能的。（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。最后，由于 和 1GSTV都已確定。由 LoPNCrf)|(21?? 又 DpoPDnoNIrIr????1, pnoI)(1|???則 f1 由 λ、負(fù)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。仿真電路如下： 得到如下曲線由 2 2()(1)()(1)oxgsthDdsgsthdsCWVWI KVLL????????? K 已知 取 W\L=1，固定 Vgs，則在飽和區(qū)取兩數(shù)據(jù)點(diǎn)可得仿真單個(gè) nmos 管特性 vgs = vth= vds id Kn=200 lambdan=M1 V10VdcV30Vdc5 仿真單個(gè) pmos vgs = vth= vds id Kp=44 lambdap=.,1.?pn? 理論推導(dǎo)與計(jì)算 對(duì)于上圖所示差分放大器，電壓增益為 )4|2(10rgmVAido?其小信號(hào)等效電路如下：列出電路的傳遞方程： )(2])21()2[(20 oPNmLoNmoPAoNPLAoNPi rgsCrgrCrsCrV ????第一極點(diǎn) LoPmoPAoNNmp rgrrw)21()2(1 ???可近似為6LoNPpCrw)|(11?,因?yàn)?12?o
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