二级密勒补偿运算放大器设计：原理、PSRR与仿真分析

"本文详细探讨了正电源第一级等效电路在模拟集成电路中的应用，通过比较国内外主要本体库，分析其电路设计的关键点。重点介绍了二级密勒补偿运算放大器的设计教程，涵盖电路分析、设计指标、电路设计及仿真等方面。" 在模拟集成电路设计中，正电源的第一级等效电路起着至关重要的作用。如图3.3所示，这一级电路通常包括增益元件和滤波网络，用于提供稳定的电压基准并控制放大器的性能。第二级增益由式(3.32)给出，它涉及到多个参数，如输入和输出阻抗、跨导以及源电阻等。这些参数共同决定着电路的整体增益和稳定性。 当考虑整个系统的失调电压控制时，如式(3.33)和(3.34)所示，如果VGST3等于VGST6，失调电压可以被有效地抵消，从而提高电路的精度。结合式(3.30)和(3.34)，我们可以得出在低频下，如果器件之间完美匹配，电源抑制比（PSRR）将趋向于无穷大。这是因为在理想情况下，第一级和第二级正电源到输出的增益会相互抵消。然而，在实际电路中，由于器件之间的失配，这种理想情况难以实现，导致PSRR受到影响。 二级密勒补偿运算放大器是一种常见的模拟电路结构，它通过补偿技术改善放大器的频率响应和稳定性。电路分析部分涵盖了电路结构、描述、静态特性、频率特性、相位补偿、调零电阻和偏置电路。设计指标包括共模输入范围、输出动态范围、单位增益带宽（GBW）、输入失调电压（系统失调和随机失调）、静态功耗、共模抑制比（CMRR）、电源抑制比（PSRR）、转换速率（SlewRate）以及噪声等关键参数。 在电路设计阶段，设计师需要考虑MOS管的工作区域、过驱动电压的影响、约束分析（如对称性、失调、静态功耗、面积、直流增益、CMRR、PSRR、转换速率和等效输入噪声），以及适当的相位补偿方法。计算参数和工作点分析是设计流程中的重要步骤，有助于优化电路性能。 最后，通过HSPICE和Cadence等仿真工具进行电路仿真，验证设计的静态功耗、直流增益、带宽、相位裕度、CMRR、PSRR、噪声、压摆率、输出动态范围等指标，确保电路满足预设的设计要求。 这篇资料深入剖析了正电源第一级等效电路的设计和优化，以及二级密勒补偿运算放大器的关键技术和仿真流程，为初学者和专业人士提供了宝贵的参考资料。