恒跨导轨对轨CMOS运算放大器的设计

为了提高运算放大器对电源电压的利用率,基于GSMC 0.18 μm CMOS工艺模型,设计了一种高增益恒跨导轨对轨CMOS运算放大器。该运算放大器的输入级采用了互补差分对,并通过3倍电流镜法保证输入级总跨导在整个共模输入范围内恒定;为了获得较大的增益和输出摆幅,中间级采用了折叠式共源共栅结构;输出级采用了AB类输出控制电路,使输出摆幅基本实现了轨对轨。在3.3 V供电电压以及1.6 V输入电压下,该放大器的直流增益为126 dB,单位增益带宽为50 MHz,相位裕度为65°。电路结构简单,易于调试,可大大缩减设计周期和成本。     

一种低电压恒定跨导轨到轨运算放大器的设计

设计了一种低电压恒定跨导的轨到轨运算放大器,作为误差放大器用在BUCK型DC-DC上实现对输出电压的调节。该运算放大器采用两级结构,输入级采用互补差分对的结构,实现了轨到轨电压的输入,并且利用2倍电流镜技术实现了跨导的恒定;输出级采用AB类放大器的结构,提高了输出电压摆幅和效率,实现了轨到轨电压的输出。该电路基于CSMC 0.25μm EN BCDMOS工艺进行设计,仿真结果表明:电源电压为2.8 V时,在输出端负载电容为160 pF、负载电阻为10 kΩ的情况下,增益为124 dB,单位增益带宽积为5.76 MHz,相位裕度为59.9℃,输入跨导为5.2 mΩ~(-1),共模抑制比为123 dB,输入共模信号范围为0～2.8V,输出电压摆幅为0～2.8 V。     

一种静态电流精确可控的AB类运算放大器

针对传统A类两级运算放大器摆率受限的情况,提出了一种新型的AB类两级CMOS运算放大器。仅通过增加一个电阻和电容,就实现了传统A类运算放大器向AB类运算放大器的转变,以及对输出级静态电流的精确控制,极大地改善了摆率,并且不会增加额外的功耗。新的频率补偿方法在保证系统稳定的同时大大增加了单位增益带宽,同时避免了传统补偿所带来的缺点。仿真结果表明,与传统的A类运算放大器相比,提出的AB类运算放大器的正负摆率分别提高到原来的35倍和2.2倍,单位增益带宽提高到原来的5倍。     

一种恒跨导轨对轨CMOS运算放大器的设计

设计了一种新颖的恒跨导轨对轨CMOS运算放大器结构。输入级采用轨对轨的结构,在输入级采用4个虚拟差分对管来对输入差分对的电流进行限制,使运放的输入级跨导在工作范围内保持恒定。输出级采用前馈式AB类输出结构,以使输出达到全摆幅。仿真结果显示,在5 V电源电压和带有10 pF电容与10 kΩ电阻并联的负载下,该运放在共模输入范围内实现了恒跨导,在整个共模输入范围内跨导变化率仅为3%,输出摆幅也达到了轨对轨全摆幅,运放的开环增益为108.5 dB,增益带宽积为26.7 MHz,相位裕度为76.3°。     

一种增益和摆率提升的电流镜运算放大器

提出了一种应用于低压低功耗电路的新型电流镜运算放大器。该运算放大器在传统电流镜运算放大器结构的基础上,在输入级增加电流复用模块,在输出级增加动态调控单元,提升了电路的增益和摆率,且不产生额外的静态功耗,不影响电路的稳定性。在UMC 28 nm CMOS工艺下进行设计和验证。仿真结果表明,在1.05 V电源电压下,与传统电流镜运算放大器相比,该运算放大器的摆率提高了11倍,增益提升了20 dB。     

一种恒跨导高增益轨到轨运算放大器

基于TSMC 0.18 μm CMOS工艺,设计了一种新颖的恒跨导高增益轨到轨运算放大器。输入级仅由NMOS管差分对构成,采用电平移位及两路复用选择器控制技术,在轨到轨共模输入范围内实现了输入级恒跨导。中间级采用折叠式共源共栅放大器结构,运算放大器能获得高增益。输出级采用前馈型AB类推挽放大器,实现轨到轨全摆幅输出。利用密勒补偿技术进行频率补偿,运算放大器工作稳定。仿真结果表明,在1.8 V电源电压下,该运算放大器的直流开环增益为129.3 dB,单位增益带宽为7.22 MHz,相位裕度为60.1°,整个轨到轨共模输入范围内跨导的变化率为1.44%。     

低功耗满幅恒跨导CMOS运算放大器设计

采用"最小电流选择技术"和前馈无截止型AB类输出结构,在Chartered 0.35μmCMOS工艺下设计了一种基于片上系统应用的低功耗、高增益恒跨导满幅运算放大器。基于Bsim3v3 Spice模型,用Hspice对整个电路进行仿真,工作电压为3V,直流开环增益125dB,相位裕量74.8°,单位增益带宽33.8MHz,静态功耗0.6mV,压摆率6V/μs,输入级跨导在共模输入电压范围内只有2.34%的变化,运放版图有效面积0.026mm2,与国内外文献介绍的满幅恒跨导电路相比,文中设计的运放有较好的性能。     

一种电流跟踪补偿的输入输出全摆幅运算放大器

介绍了一种工作在2.5V电压下、具有全摆幅输入与输出功能的两级CMOS运算放大器。通过一种简单有效的电流跟踪电路实现了输入跨导恒定的要求，这样使得频率补偿变得容易实现；为了降低功耗，输入级工作在弱反型区：输出级采用带有前馈控制电路的AB类输出电路，实现了输出信号的轨至轨。电路具有结构简单、功耗低、面积小、性能高等优点。     

基于最小电流选择的运算放大器设计

设计了一种工作电压为3V恒跨导满幅CMOS运算放大器,针对轨对轨输入级中存在的跨导不恒定和简单AB类输出级性能偏差这2个问题,提出了利用最小电流选择电路来稳定输入级的总跨导;浮动电流源控制的无截止前馈AB类输出级实现了运放的满幅输出,同时减小了交越失真。该电路通过HSpice进行仿真验证,在0～3V输入共模范围内,输入级跨导的变化小于3.3%,开环增益为93dB,单位增益带宽为8MHz,相位裕量为66°。     

基于单差分对输入级的新型轨到轨运算放大器设计

本文基于CMOS工艺设计了一种新型的轨到轨集成运算放大器。对比分析传统轨到轨输入级设计的优劣,该运放选择采用单差分对输入级结构,使用耗尽型NMOS管作为输入对管,利用耗尽型NMOS管的体效应以及对输入级电路结构的优化,实现轨到轨输入,以AB类输出级结构实现轨到轨输出。经过Cadence仿真验证,工作在5 V单电源供电下,共模输入电压范围可以实现满轨0～5 V,增益高达141.1 dB,带宽1.7 MHz,相位裕度55.4°,具有较低的输入失调电压264μV、输入偏置电流9 pA。整体电路实现了近乎满轨的轨到轨的输出电压摆幅,达到轨到轨运算放大器的设计要求。     

一种恒跨导CMOS运算放大器的设计

设计了一种宽带轨对轨运算放大器,此运算放大器在3.3 V单电源下供电,采用电流镜和尾电流开关控制来实现输入级总跨导的恒定。为了能够处理宽的电平范围和得到足够的放大倍数,采用用折叠式共源共栅结构作为前级放大。输出级采用AB类控制的轨对轨输出。频率补偿采用了级联密勒补偿的方法。基于TSMC 2.5μm CMOS工艺,电路采用HSpice仿真,该运放可达到轨对轨的输入/输出电压范围。     

一种全NPN AB类输出级设计

高性能的输出级是运算放大器和功率放大器的重要组成部分,AB类输出级因其具有高转换效率和低失真的特性而被广泛应用。对于标准双极工艺,NPN晶体管的工作频率远高于PNP晶体管。本文采用全NPN晶体管实现了一种高速、宽输出电压摆幅的输出级,可以达到更高的工作频率,能够满足高速和宽带的需求。该输出级还具有输出短路电流保护、全电源电压保护和ESD保护功能,已应用到某运算放大器的设计中。经测试验证,可满足信号处理的要求。     

一种高性能CMOS运算放大器的设计

采用Chartered0.35μm工艺,设计了一种开环增益为84dB,-3dB带宽达12kHz,转换速率为400V/μs,相位裕度为60°的高性能运算放大器。其中,通过两级放大器级联的套筒式运放结构的设计,解决了高增益和大输出摆幅的需要;同时,采用带隙电流源作偏置电路,保证了运算放大器的设计精度。     

High voltage gain CMOS OTA for micropower SC filters

The letter describes a single stage operational transconductance amplifier (OTA) with cascoded output transistors, designed for micropower switched-capacitor filters. The device features high voltage gain (>90 dB) under capacitive load, large output swing, very low power consumption (5 ?W at 3 V supply voltage for 100 kHz bandwidth with 10 pF load) and reduced circuit area (<0.1 mm2).     

一种0.8V衬底驱动轨对轨运算放大器设计

采用衬底驱动技术设计低压低功耗轨对轨运算放大器。输入级采用衬底驱动MOSFET,有效避开阈值电压限制,将电源电压降至0.8V,实现低压下轨对轨共模输入范围。增加衬底驱动冗余差分对及反折式共源共栅求和电路实现恒定跨导控制,消除共模电压对输入级跨导的影响,输出采用前馈式AB类输出级,以提高动态输出电压范围。基于标准0.18μmCMOS工艺仿真运放,测得输出范围0.4～782.5mV,功耗48.8μW,电源抑制比58dB,CMRR65dB,直流开环增益63.8dB,单位增益带宽2.4MHz,相位裕度68°。版图设计采用双阱交叉空铅技术,面积为97.8μm×127.6μm。     

A Ku band internally matched high power GaN HEMT amplifier with over 30%of PAE

正We report a high power Ku band internally matched power amplifier(IMPA) with high power added efficiency(PAE) using 0.3μm AlGaN/GaN high electron mobility transistors(HEMTs) on 6H-SiC substrate.The internal matching circuit is designed to achieve high power output for the developed devices with a gate width of 4 mm.To improve the bandwidth of the amplifier,a T type pre-matching network is used at the input and output circuits,respectively.After optimization by a three-dimensional electromagnetic(3D-EM) simulator,the amplifier demonstrates a maximum output power of 42.5 dBm(17.8 W),PAE of 30%to 36.4%and linear gain of 7 to 9.3 dB over 13.8-14.3 GHz under a 10%duty cycle pulse condition when operated at V_(ds) = 30 V and V_(gs)=—4 V.At such a power level and PAE,the amplifier exhibits a power density of 4.45 W/mm.     

改进型折叠式共源共栅运算放大器电路的设计

在套筒式共源共栅、折叠式共源共栅运放中,折叠式共源共栅运算放大器凭借较大的输出摆幅和偏置电压的较低等优点而得到广泛运用。但是,折叠式的这些优势是以牺牲较大的功耗、较低的电流利用率而换取的。本文以提高电流利用率为着手点设计了一种改进的折叠式共源共栅运算放大器,在相同的电压和负载下改进的折叠式共源共栅运算放大器能显著提升跨导、压摆率和噪声性能。仿真结果表明在相同功耗和面积的条件下,改进的折叠式共源共栅运算放大器的单位增益带宽和压摆率是折叠式共源共栅运放的3倍。     

High-Gain Class-AB OTA with Low Quiescent Current

High-performance operational transconductance amplifier (OTA) is designed for switched-capacitor applications. Without using a cascoded output stage, which limits the voltage swing, the output resistance is significantly increased for high DC gain by accurately controlling the output current. Also, the output stage has class-AB operation, so the overall power efficiency is improved. With significantly low quiescent current, the presented new OTA achieves higher DC gain than conventional OTAs. Theoretical analysis and HSPICE simulations prove the performance of the new OTA.     

A Compact C‐Band 50 W AlGaN/GaN High‐Power MMIC Amplifier for Radar Applications

A C‐band 50 W high‐power microwave monolithic integrated circuit amplifier for use in a phased‐array radar system was designed and fabricated using commercial 0.25 μm AlGaN/GaN technology. This two‐stage amplifier can achieve a saturated output power of 50 W with higher than 35% power‐added efficiency and 22 dB small‐signal gain over a frequency range of 5.5 GHz to 6.2 GHz. With a compact 14.82 mm² chip area, an output power density of 3.2 W/mm² is demonstrated.