0.7V低功耗24µA混合OTA：1.46 MHz GBW，驱动15 nF负载

"本文介绍了一种新型的混合运算跨导放大器(OTA)，它在0.7 V的低电压下工作，能驱动15 nF的大电容负载，并且具有出色的频率响应性能。通过采用六个信号电流增强器的级联结构，该OTA显著提升了小信号增益、增益带宽(GBW)、以及压摆率(SR)。这种混合OTA在0.13μm CMOS工艺下实现，芯片面积仅为0.0027 mm²，实现了高效率和高性能的平衡。实测结果显示，该OTA在15 nF的负载下可以达到约100 dB的增益，1.46 MHz的GBW和0.47 V/μs的SR，同时仅消耗24μA的电流，无需额外的补偿电容。" 本文的研究重点在于提高OTA在低电压和驱动大电容负载条件下的性能。传统的OTA在处理大电容负载时可能会面临增益下降、带宽减小和响应速度变慢的问题。为解决这些问题，作者提出了六级信号电流增强器的级联架构。这种增强器设计能有效提升输出电流的瞬态响应，从而提高整体放大器的性能。 首先，六级信号电流增强器的设计是关键，它们增强了OTA的小信号和输出信号能力，特别是在驱动大电容时。这种增强使得OTA在保持低功耗的同时，能够提供足够的驱动能力，以维持较高的GBW，这对于高速应用至关重要。GBW产品是衡量放大器带宽和增益的综合指标，高GBW意味着放大器可以在更宽的频率范围内保持稳定增益，适用于需要快速响应的系统。 其次，提出的混合OTA在0.7 V的低电压下运行，这是针对电池供电设备和低功耗应用的重要特性。在如此低的电压下，仍能实现1.46 MHz的GBW，这表明了设计的高效能。此外，0.47 V/μs的压摆率表明了放大器的快速转换速度，这在处理高频信号时是必需的。 最后，混合OTA的另一个亮点是不需要补偿电容。在许多放大器设计中，补偿电容用于稳定放大器的闭环行为，但它们会占用额外的芯片面积并增加设计复杂性。该设计的无补偿特性简化了整体电路设计，降低了制造成本。 这种0.7 V 24 µA的混合OTA为驱动大电容负载的低电压应用提供了新的解决方案，实现了高增益、宽频带宽和快速响应，且无需额外的补偿措施。这项工作对低功耗、高性能的集成电子设计具有重要的理论与实践价值。