低功耗高摆率Class-AB OTA电路设计与分析

"本文介绍了一种低功耗大摆率的Class-AB OTA(运算跨导放大器)电路设计，采用Class-AB复合型差分对、非线性电流镜传输和交叉耦合对管正反馈三种结构的结合，旨在提高在低功耗条件下的工作速度。设计的OTA在低功耗下具有出色的摆率增益性能，并且小信号带宽和低频增益有所提升。电路在CSMC 0.5μm CMOS工艺下设计并完成MPW流片，测试结果显示静态功耗仅为11.2μA，最大上升沿和下降沿摆率分别达到10和2V/μs，低频增益超过60dB，单位增益带宽为3MHz。新型Class-AB OTA电路相比同类OTA具有更高的大信号瞬态响应品质因子。关键词包括运算跨导放大器、Class-AB模式、非线性电流镜和正反馈交叉耦合对管。" 这篇论文详细介绍了一种针对低功耗应用优化的运算跨导放大器(Class-AB OTA)设计。设计的核心是将Class-AB模式、非线性电流镜传输和交叉耦合对管正反馈这三种技术巧妙地融合在一起，从而在保证低功耗的同时提升了运算放大器的工作速度。Class-AB模式是一种常用的功率放大器类型，它能够有效地减少输出失真，同时降低功耗。非线性电流镜则用于提供精确的电流复制，提高电流控制的精度，这对于运算放大器的性能至关重要。交叉耦合对管正反馈机制则增强了放大器的增益和稳定性，尤其是在大信号瞬态响应时。 论文中提到的这种新型OTA电路在5V电源电压下运行，其静态功耗仅为11.2μA，这是一个显著的低功耗特性。同时，电路的最大上升沿和下降沿摆率分别达到10V/μs和2V/μs，这意味着它具有快速的信号处理能力。低频增益超过60dB，表明了其在低频段的高增益性能，而单位增益带宽达到3MHz，证明了其在高频下的良好响应。 通过采用CSMC 0.5μm CMOS工艺，设计者成功实现了这一电路，并进行了实际的芯片制造和测试，验证了设计的有效性和优越性能。相比于传统的OTA设计，新型Class-AB OTA电路在大信号瞬态响应品质因子方面表现出更优的性能，这在低功耗应用场景中尤为重要，比如便携式设备、无线通信系统以及能源有限的物联网(IoT)节点等。 总结来说，这篇论文提出的低功耗大摆率Class-AB OTA电路设计为低功耗电子系统提供了新的解决方案，它不仅降低了功耗，还提高了运算速度和瞬态响应品质，对于微电子领域尤其是低功耗应用的研发具有重要的理论和实践价值。