增益提高技术在两级放大器设计中的应用

"本文主要介绍了一种采用增益提高技术的两级运算放大器设计，旨在实现高直流开环增益和良好的稳定性。该放大器在1 pF负载电容下，单位增益带宽积为2.43 MHz，相位裕度为61.2°，共模抑制比为96.3 dB。设计中，第一级运用了折叠式共源共栅结构的低电压电流镜，结合增益提高技术，第二级则采用共源极电路以提升输出摆幅和增益。中间通过密勒补偿技术确保电路稳定性。通过Cadence Spectre软件仿真，电路的直流增益达到了125.8 dB。" 在设计运算放大器时，增益是一个至关重要的参数，它直接影响到整个系统的精度。本文提出的两级运算放大器利用增益提高技术，显著提升了直流开环增益，达到125.8 dB，这在同类设计中是较高的数值，有利于提高系统的整体性能。在1 pF负载电容的条件下，运放的单位增益带宽积为2.43 MHz，这意味着在保持较高增益的同时，电路还具备较好的频率响应能力。相位裕度为61.2°，表明电路在闭环状态下有足够的稳定性，不易产生振荡。 共模抑制比(CMRR)是衡量运算放大器抑制共模信号的能力，96.3 dB的CMRR表示电路在处理差分信号时，能有效地抑制掉共模信号，提高了信号的纯净度。 设计中采用的折叠式共源共栅结构在低压差线性稳压器(LDO)等应用中尤为常见，因为它能提供高增益、大的输出电压摆幅以及良好的频率特性，同时保持较低的功耗。第一级的折叠式共源共栅放大器利用低电压电流镜增强了增益，而第二级的共源极电路则进一步提升了输出电压的范围，确保了足够的驱动能力。 密勒补偿技术在放大器的增益提高级与输出级之间被采用，用于改善零点频率，降低高频下的相位滞后，从而保证了整个电路的稳定性。这种补偿方法通过增加反馈网络的极点来抵消放大器内部的自然极点，使系统具有更稳定的相位响应。 静态工作条件的设定由偏置电路来完成，以确保各个晶体管工作在合适的偏置点，从而保证放大器的线性和稳定性。输入级电路的设计至关重要，因为它直接影响到信号的初始放大和噪声性能。 该设计通过创新的增益提高技术和精心的电路结构布局，成功地实现了高增益、高带宽、高稳定性的运算放大器，为模拟电路和混合信号系统提供了高性能的解决方案。