改进增益增强共源共栅放大器在A/D转换器中的应用

"一种改进的增益增强共源共栅放大器的设计" 本文主要探讨了一种针对流水线A/D转换器的全差分跨导放大器设计，该设计采用了增益增强技术来提升运算放大器的性能。传统的运算放大器在追求高直流增益时往往牺牲了面积效率和版图匹配性，而这种改进的设计通过单端放大器的增益增强方法，成功地实现了两者之间的平衡。这样做的好处是，既能保证放大器的增益，又可以减小其物理尺寸，并且提高了版图的匹配性。 文章指出，通过对普通开关定容共模负反馈电路进行改进，能够有效改善放大器的建立时间，同时减少输出共模的抖动。这种优化对于提高A/D转换器的整体性能至关重要，尤其是在高速高精度的模数转换应用中。电路采用了SMIC 0.18微米的CMOS工艺，通过Cadence软件进行了电路和版图的仿真，结果显示，该放大器的小信号低频电压增益达到了119.3 dB，单位增益带宽为378.1 MHz，相位裕度为60°，这些参数均体现了良好的放大性能。 运算放大器在模拟和混合信号集成电路设计中扮演着核心角色，其性能直接影响到整个电路系统的性能。随着集成电路技术的飞速发展，对于运算放大器的需求也日益增加，特别是在高速、高精度的A/D转换器领域。Bult.K.提出的增益增强结构为提高运算放大器的开环增益提供了一种有效途径，它可以在不牺牲带宽的情况下提升增益，简化了高性能放大器的设计。 本文具体设计的是一种带有开关电容共模反馈的折叠式共源共栅跨导运算放大器，增益增强结构的引入使得放大器性能得到显著提升。选择单端放大器作为增益增强辅助放大器，既考虑了性能需求，也兼顾了版图实现的便捷性。通过对共模负反馈电路的改良，加速了反馈电压的稳定过程，减少了输出共模的噪声。经过Cadence软件的仿真验证，该设计的放大器在各项性能指标上都表现优秀。 电路结构方面，跨导运算放大器通常有两级放大、套筒结构和折叠共源共栅结构等类型。其中，折叠共源共栅结构因其独特的优点，如高增益、良好的频率响应和较低的电源电压需求，在许多应用中被广泛应用。在本文的设计中，这种结构与增益增强技术相结合，进一步提升了放大器的性能。 这种改进的增益增强共源共栅放大器设计为流水线A/D转换器提供了高性能的前端处理能力，其优化的共模负反馈电路和单端增益增强技术，为实现高速、高精度的模数转换奠定了基础，对于集成电路设计领域具有重要的参考价值。