0.8V低压低功耗衬底驱动轨至轨运算放大器设计

本文介绍了一种创新的低压低功耗衬底驱动轨至轨运算放大器设计方案。运算放大器作为模拟电路的核心组件，因其高放大倍数和多功能性而在电子系统中占据重要地位。随着电子设备对功耗和体积的要求不断提高，低电源电压和低功耗设计成为现代运算放大器发展的重要方向。 传统的运算放大器设计中，降低电源电压可以显著减少功耗，但这也带来共模输入范围和输出动态范围的减小问题，受到MOSFET阈值电压的制约。衬底驱动轨至轨技术作为一种解决方案，通过降低MOSFET的阈值电压，不仅减少了电源电压需求，还能确保共模输入范围的最大化。然而，衬底驱动MOSFET的输入跨导小和输入电容大，限制了电路的高频性能，影响了第一级增益。 本文创新地采用了改进型前馈式AB类输出级，以补偿衬底驱动输入级的不足，提升了输入级跨导，从而实现了高压缩比、低功耗和高增益的特性。设计的电路特别适用于低压低功耗的模拟集成电路，例如在便携式电子设备中的应用。 具体实现上，电路设计采用了衬底驱动的互补差分对结构作为输入级，通过NMOS和PMOS管的并联来实现轨至轨输入范围，这使得电路能够在全电源范围内稳定工作，而且最小电源电压需求小于传统结构。衬底驱动MOSFET在耗尽区工作的特性有助于在低电压下保持良好的轨至轨性能。 总结来说，这种新型运算放大器设计方案通过集成衬底驱动技术和优化的输出级，成功解决了低电源电压下性能损失的问题，提供了一种有效的低功耗、高性能的选择，对于推动电子设备的小型化和节能化具有重要意义。