全差分运算放大器的设计报告.docx

江向阳全差分运算放大器的设计报告2012.01

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目录

一、设计指标 5

二、运放的结构 5

三、性能指标分析 6

1、直流增益和电路结构分析 6

2、差分压摆率 6

3、静态功耗 7

4、等效输入噪声 7

5、相位裕度，单位增益带宽 8

6、共模负反馈(CMFB) 10

7、电压偏置电路 10

8、米勒补偿电阻 12

9、辅助运放，调节型共源共栅增益提高 12

四、手工计算 13

1、确定米勒补偿电容 13

2、两级放大器中的跨导 14

3、输入MOS管过区的分配 14

4、确定两级放大器中的电流 14

5、电流源偏置管和CASCODE管大小的计算 14

6、各个管子偏置电压的计算 15

7、偏置电路各管子参数的计算 15

五、仿真调试 16

1、DC工作点仿真调试 16

2、AC特性仿真 20

3、环路增益、相位裕度、增益带宽的仿真 24

4、共模抑制比(CMRR) 26

5、电源抑制比(PSRR) 28

6、转换速率(SR) 29

7、共模输入范围(CMIR) 31

8、输出动态范围 35

9、建立时间 38

10、噪声的分析 40

11、工艺角分析 44

六、MDAC的分析 54

1、MDAC整体分析 54

2、运放开关电容共模反馈分析 56

七、结论 57

参考文献 58

江向阳全差分运算放大器的设计报告2012.01

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插入图片清单

图2-1共源共栅两级运算放大器 5

图3-1零极点分布图 8

图3-2米勒补偿前后的增益和相位图 8

图3-3共模负反馈电路 10

图3-4运放偏置电路 11

图3-5增益提高电路 13

图5-1保存器件的直流工作点 18

图5-2“Annotate”的使用 18

图5-3“Print”的使用 19

图5-4“ResultDisplayWindow”的使用 19

图5-5电路的总的静态功耗 19

图5-6AC仿真电流源和信号源的设置 20

图5-7交流仿真设置 21

图5-8用ADE直接观察电路增益和相位曲线 21

图5-9放大器增益和相位曲线 22

图5-10仿真曲线的调整 22

图5-11调整后的仿真曲线 22

图5-12通过仿真图获取增益和相位裕度 23

图5-13第一级的增益和相位裕度曲线 23

图5-14增大第一级输出跨导后的增益相位曲线 23

图5-15采用增益提高技术后的增益和相位曲线 24

图5-16调节米勒补偿电容后的增益相位曲线 24

图5-17反馈回路 25

图5-18输入激励源 25

图5-19环路增益及相位曲线 25

图5-22ADE的设置 26

图5-23共模和差模的输出 27

图5-24将结果送到Calculator 27

图5-25Calculator的设置 27

图5-26CMRR的仿真输出电路 28

图5-27差模放大信号源激励 28

图5-28电压源加小信号激励 29

图5-29差模放大倍数和电压源放大倍数 29

图5-30经计算器处理过的PSRR 29

图5-31测试SR的激励源 30

图5-32SR+仿真曲线 31

图5-33SR-仿真曲线 31

图5-34共模输入范围测试激励源 32

图5-35进入ParametricAnalysis 32

图5-36ParametricAnalysis的设置 33

图5-37共模输入范围的仿真结果 33

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图5-38经计算器处理后的共模输入范围仿真曲线 33

图5-39处理后的共模输入范围曲线 34

图5-40测量ICMR的AC的设置 34

图5-41共模输入范围曲线 35

图5-42输出动态范围仿真激励源 35

图5-43输出动态范围仿真的输出结果 36

图5-44有明显失真的输出动态范围的仿真 36

图5-45“thd”函数的设置 36

图5-46输入信号为1V时输出信号的“thd”