运算放大器仿真：两级运放设计与性能分析

"运算放大器基本仿真实例" 运算放大器是模拟电子电路中的核心元件，广泛应用于信号处理、滤波、放大、比较等场景。本资料提供的内容是基于运算放大器的详细电路仿真，旨在帮助设计师掌握运算放大器的各种参数仿真方法。作者刘泰源使用的是workview和hspice2005.03这两款仿真软件，其中workview用于构建电路，hspice则进行仿真分析。 在这个实例中，设计了一个两级运算放大器。第一级为差分输入放大器，它的主要任务是放大差模信号并抑制共模信号。这一级由m1和m2构成差动输入管，m5提供基准电压产生的偏置电流，m3和m4组成电流镜，确保两个输入端有相等的电流。第二级是一个共源放大器，由m8作为负载管，m7作为倒相器的输入管，目的是进一步提升增益。 仿真中关注的主要参数包括增益、增益带宽、建立时间、摆率、输入失调电压（ICMR）、共模抑制比（CMRR）、电源抑制比（PSRR）以及输出摆幅。这些参数直接影响到运放的实际性能和应用范围。 静态工作点的调节是电路设计的关键步骤。在hspice中，使用`.op`语句可以获取每个晶体管的工作状态。通常，需要保证所有管子都工作在理想的饱和区，以确保高效率和低失真。在本实例中，第一级的工作点设计先于第二级，通过对vcc、in1、in2和bias施加合适的偏置电压来实现。如果管子工作在非饱和区，可以通过调整宽长比来改变电流大小，以使其进入饱和区。在调节过程中，需要不断平衡各参数，确保电路对称性和稳定性。 当第一级工作点确定后，再联合第二级进行整体调整。在调整过程中可能会遇到第二级管子难以同时进入饱和区的问题，这可能是由于前级m3和m4的vds过小导致。解决方法可能包括调整m3和m4的宽长比，或者改变偏置电流，以使得第二级的m7管也能工作在饱和区。 通过这样的仿真实践，设计师可以深入理解运算放大器的工作原理，优化电路设计，提高模拟电路的性能。此外，对于初学者来说，这是一个很好的学习资源，可以帮助他们掌握实际电路设计中的关键技能和技巧。