高增益CMOS运算放大器设计：开关电容积分器的关键

该论文研究了一种针对开关电容积分器应用的高增益CMOS运算放大器，由李坤和唐广两位作者在电子科技大学电子工程系完成。该设计的关键点在于采用了一种创新的电路架构，包括第一级采用P管输入的折叠式共源共栅结构，这种结构有助于提高运算放大器的性能，同时降低了噪声水平。第二级则采用了单管共源结构，进一步增强了放大器的增益能力。 设计的核心是全差分运放，其特点是输入和输出均为差分信号，这使得噪声水平降低，输出电压摆幅增大，并能有效抑制共模噪声和谐波失真。为了满足高增益要求，设计采取了两级结构，其中第一级采用折叠共源共栅运算放大器（OT亚），这种电路结构被优化以提供至少80dB的直流增益，这是确保积分器在多阶调制器中具有高精度的关键因素。 为了确保电路的稳定性，设计中采用了共源共栅电容密勒电容进行频率补偿，这是一种常见的频率响应校正方法，能够抵消放大器在高频区域可能的不稳定行为。此外，电路设计采用了0.35微米的混合信号CMOS工艺，工作电压为5V，显示了良好的集成度和低功耗特性。 仿真结果显示，该运算放大器的开环直流增益高达82dB，单位增益带宽达到126MHz，显示出在开关电容积分器应用中的优秀性能。这项研究对于提高ΣΔADC的转换精度，特别是在开关电容电路集成和信号处理领域的应用具有重要意义。