模拟技术中的采样保持电路中全差分运算放大器的设计与仿真模拟技术中的采样保持电路中全差分运算放大器的设计与仿真
摘要:本文设计了一种全差分运算放大器,对运算放大器的AC 特性和瞬态特性进行了仿真分析和验证。该运放
采用折叠式共源共栅结构、开关电容共模反馈(SC-CMFB)电路以及低压宽摆幅偏置电路,以实现在高稳定下
的高增益和大输出摆幅。在Cadence 环境下,基于CSMC 0.6um 工艺模型,进行了仿真分析和验证。结果表
明,运算放大器满足设计要求。 1 引 言 运算放大器是许多模拟系统和混合信号系统的一个完整部分,
伴随着每一代CMOS 工艺,由于电源电压和晶体管沟道长度的减小,为运算放大器的设计不断提出新的挑战。
在采样保持电路的设计中,运算放大器是最关键的模块之一,其带宽,摆率,增益,噪声
摘要:本文设计了一种全差分运算放大器,对运算放大器的AC 特性和瞬态特性进行了仿真分析和验证。该运放采用折叠式
共源共栅结构、开关电容共模反馈(SC-CMFB)电路以及低压宽摆幅偏置电路,以实现在高稳定下的高增益和大输出摆幅。
在Cadence 环境下,基于CSMC 0.6um 工艺模型,进行了仿真分析和验证。结果表明,运算放大器满足设计要求。
1 引引 言言
运算放大器是许多模拟系统和混合信号系统的一个完整部分,伴随着每一代CMOS 工艺,由于电源电压和晶体管沟道长
度的减小,为运算放大器的设计不断提出新的挑战。在采样保持电路的设计中,运算放大器是最关键的模块之一,其带宽,摆
率,增益,噪声,失调等性能直接决定了采样保持电路模块的速度,精度等性能。
2 折叠共源共栅结构折叠共源共栅结构
电路结构如图1 所示。
图1 折叠共源共栅运算放大器
运算放大器采用折叠共源共栅结构,采用NMOS 输入差分对MN1 和MN2。MN0 为输入差分对的尾电流源,向MN1 和
MN2 提供直流偏置。MP1 和MP2 为电流源,向输入管和共源共栅管提供直流偏置。MP3 和MP4 为共源共栅管,用来提高运
算放大器的增益。MN3,MN4,MN5 和MN6 是共源共栅电流镜负载,采用共源共栅结构可以提高输出阻抗。
与套筒式结构相比,折叠共源共栅结构放大器输出摆幅增大了一个过驱动电压,另外较大的共模输入范围是我们选择折叠
共源共栅结构的主要原因。
3 开关电容共模反馈(开关电容共模反馈(CMFB)电路)电路
由于采用全差分结构,而在高增益的全差分运算放大器中,输出共模电平对器件的特性和适配相当敏感,而且不能通过差
模反馈来达到稳定,因此设计时增加了共模反馈电路模块,来稳定输出共模电平。共模反馈电路如图2 所示。共模反馈电路与
主运放的连接如图1 所示。
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