一种有电压补偿电路的高性能低压CFOAAHigh-performanceCMOS.PDF

一种有电压补偿电路的高性能低压 CFOA 胡磊，曾云 （湖南大学微电子研究所，湖南 长沙 410082 ） 摘要：本文提出了一种新型的电流反馈形运算放大器(CFOA)，该电路所具有的电压补偿电路 克服了以往基于 CMOS 的 CFOA 两个输入端静态条件下不平衡的缺点；NMOS 与 PMOS 互 补的输入结构提高了电路的信躁比。并采用 0.6 µm 工艺参数(低阈值) ，在 1.5V 电源电压下利 用 HSPICE 进行了仿真，获得了 4.95mW 的功耗,输入电阻为 4.5kΩ，相位裕度为 53.5 度以 及与增益无关的带宽和极大的转换速率。 关键词：CFOA 补偿电路 互补输入 低压 A High-performance CMOS CFOA with a Compensation Circuit HU LEI ，ZENG YUN （The Institute of micro electronic,Hunan University,Changsha,Hunan,410082 ） Abstract: Current-feedback operational amplifiers is widely used in the high-speed and high-frequency electronic fields. A new style CFOA was proposed in this paper, the compensation circuit eliminate the imbalance between the two input in static condition，the PMOS and NMOS complementary input structure enhance SNR，Simulation with 0.6 µm CMOS process parameters （low Vth ），result in a high SR as well as bandwidth gain-independence. Keywords:CFOA, Compensation Circuit, Complementary input structure, Low voltage 1 引言 电流反馈型的运算放大器（CFOA）由于电流放大模式固有的优点[1-3]，使其在理论上具有无限制的 [4] 转换速率以及与增益无关的带宽。因此，在 80 年后期 CFOA 被广泛应用在高频设备中 。近年来， 基于 CMOS 集成电路的飞速发展，人们越来越关注低电压状态下的集成电路。这主要是因为便携式 电子产品需要尽可能低的功耗以延长电池供电的时间。而放大器作为集成电路的一种重要的组成 部分是国内外研究的热点。基于互补双极工艺的 CFOA 已远不能满足人们对于低功耗的要求，但是 由于 MOS 管与互补双极晶体管在性质上的很多不同点制造基于 CMOS 工艺的 CFOA 带来了很多的障 碍，特别是 N 沟道和 P 沟道的 Vgs 之差远比 NPN 和 PNP 的 V 之差大的多这一特性严重影响了基于 BE CMOS 的 CFOA 的性能。之前设计的一些 CFOA[5-7]往往把设计重点集中在一项指标上：[5]中整个电 路具有良好的电流驱动能力和增益带宽积；[6]中电路非常适合应用在高频领域中；而[7]所设计 的电路在低压工作环境下有其优点)。本文设计了一种新型的 CFOA，具有轨至轨的输入，甲乙类 输出，更加适合在低压环境下工作，并且很好的弥补了 N沟道和 P 沟道的 Vgs 之差的问题，在一定 程度上综合了[5-7]中电路的一些优点。 基金项目：湖南省自然科学基金计划资助(No.05JJ30115) 。 作者简介：胡磊（1983--），男，胡南省人，湖南大学微电子学与固体电子学硕士研究生，主要从事低压低功耗 CMOS 集成电路研究 工作。 曾云（1956--），男，湖南省人，教授，主要从事微电子器件及其应用方面的教学科