OTA设计:W/L计算与Vov确定
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更新于2024-08-09
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"本文档主要介绍了计算W/L-tms320c6000系列DSPs的原理及其在模拟集成电路中的应用,特别是针对运算放大器(OTA)和折叠级联(Cascode)结构的设计。文档内容包括了OTA的参数确定、电路设计和仿真过程。"
在设计模拟集成电路时,计算W/L(晶体管的宽度与长度比)是至关重要的步骤,它直接影响着电路的性能。在给定的描述中,4.2部分首先讨论了确定Vov(过度电压)的过程。Vov是MOS管进入饱和区时栅极与源极之间的电压差,通常设置在150到400mV之间,以优化不同类型的MOS管性能。例如,为了减少匹配电流镜的随机失配,M10和M11的Vov取400mV,而M3和M4则取300mV,输入差分对管取150mV,以减少失调。
4.3部分则详细阐述了如何计算不同晶体管的W/L值。这涉及到给定饱和区MOS管的Id(漏极电流)和Vov,通过公式\( W/L = 2Id/(K'v_{ov}^2) \)来计算。例如,当Id为30μA,Vov为0.15V时,晶体管的W/L约为34。文档列出了各个晶体管的W/L值,如M14的W/L为1,M15的W/L为10,以及M16的W/L为1/20等。这些值是经过反复调试以确保电路能正常工作。
此外,文档还提到了偏置电压线性区MOS管的宽长比例,它是饱和区管的1/K倍,K通常取大于(2+1)^2-1的值,这里取10。这个比例有助于保持晶体管在合适的操作区域,以实现所需的电流和电压控制。
文档还涵盖了两级OTA或CascodeOTA的设计,这是一种提高放大器性能的技术,通过将两个运算放大器级联,可以增加带宽和稳定性。设计过程中涉及了诸如直流电压增益(Av)、单位增益带宽(GBW)、相位裕度(PM)、系统失调电压(Offset)、输入共模范围(ICMR)、输出摆幅(Swing)和共模抑制比(CMRR)等关键参数的仿真和优化。
通过Hspice仿真软件,设计者可以对电路进行详细的性能测试,调整晶体管尺寸以满足特定的性能指标,如直流增益、带宽、失调电压和功耗等。整个过程强调了理论计算与实际仿真的结合,以培养学生的综合分析和问题解决能力。
2019-01-23 上传
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Sylviazn
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