无补偿两级CMOS运算放大器设计：小信号模型与关键特性

本文档主要探讨的是无补偿两级CMOS运算放大器的小信号模型及其设计。在模拟与混合信号集成电路设计领域，运算放大器是关键组成部分，用于实现各种信号处理功能。文章首先介绍了运放的基本概念，强调其作为模拟电路的核心部件，具有理论上的无限增益和零输出阻抗等特性。实际应用中，运放通过负反馈实现稳定的闭环性能。 两级运放设计是提升电路性能的重要策略，它结合了两部分的增益优势，克服了单级电路如差分放大器增益有限和共源共栅结构高增益低输出摆幅的局限。设计目标包括高直流开环增益（>70dB），宽的单位增益带宽（>5MHz），足够的相位裕度（45°<PM<75°），低失调电压（VOS<20mV），快速的建立时间和高电源抑制比（PSRR>60dB）。 文档详细介绍了两级CMOS运放的设计过程，包括电路的概念、组成与结构，频率补偿的重要性，以及一般的电路设计方法。设计时需确保M1和M2、M3和M4这样的对称性，以优化性能。此外，文中还提到了仿真和测试阶段，以及版图设计，这些都是实现高性能运算放大器的关键步骤。 总结来说，本文档深入研究了无补偿两级CMOS运算放大器的设计技术，从理论到实践，为模拟电路工程师提供了实现高性能运算放大器的具体指导，对于从事集成电路设计的学生和专业人员具有较高的参考价值。