运放设计详解：从指标到仿真全过程

本文档详细介绍了运算放大器（OPAMP）的设计过程，包括设计步骤、关键参数选择和仿真验证。首先，引言部分概述了OPAMP设计的重要性，强调了满足电路功能需求和性能指标的必要性。 在电路功能描述部分，设计者明确了对运放的几个关键要求：设计指标需包括输入差分跨导级、输出级结构（如单端输出的Folded cascode结构和共源放大结构）、补偿电路以及偏置电路的设计。电路的符号图被详细列出，以便于理解和实施。 电路工作原理部分深入解析了各个子电路的工作原理，如输入级的Folded cascode结构能提供良好的共模抑制和高输入阻抗，输出级的共源放大结构确保了高电压增益。此外，文中还讨论了负反馈电路稳定条件、相位裕度、开环频率特性、零极点分布以及Miller阻容补偿方法等技术细节，确保了电路的性能。 电路仿真占据文档的核心部分，通过直流参数仿真，如输入失调电压、共模电压输入范围和输出动态范围，来评估电路的静态性能。交流参数仿真涉及开环增益、带宽积、相位裕度、增益裕度、闭环频率特性、共模抑制比和电源电压抑制比等，确保动态性能良好。瞬态参数如转换速率、建立时间和总谐波失真也被纳入仿真范畴。 文章还提到了使用的开发环境，包括所用的工具、版本和库，这对于实际操作具有指导意义。最后，文档提供了五个辅助表格，分别是缩略语清单、运放设计指标要求表、仿真结果表、不同闭环增益下的测试结果以及原理图中的管子宽长比，便于读者查阅和参考。 本文是一份详尽的运算放大器设计指南，涵盖了从电路设计理论到实践应用的全过程，对于想要深入了解和实际操作OPAMP设计的工程师具有很高的参考价值。