基于单一PMOS差分对的轨到轨输入运算放大器设计

基于国内某CMOS工艺设计了一种单一PMOS差分对的轨到轨输入、恒跨导CMOS运算放大器。输入级电路采用折叠共源共栅结构,通过体效应动态调节输入管的阈值电压扩展共模输入范围到正负电源轨,恒定共模输入范围内的跨导,自级联电流镜有源负载将差分输入转换为单端输出;输出级电路采用AB类结构实现轨到轨输出,线性跨导环确定输出管的静态偏置电流。在5 V电源电压,2.5 V共模电压,1 MΩ负载条件下,经Spectre仿真验证,该运算放大器开环增益为119 dB,相位裕度为58°,共模输入范围为0.0027～4.995 V,共模范围内跨导变化小于3%,实现了轨到轨输入共模范围内的跨导恒定。     

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。     

一种高共模抑制比轨到轨全差分运算放大器

针对传统全差分运算放大器电路存在输入输出摆幅小和共模抑制比低的问题,提出了一种高共模抑制比轨到轨全差分运算放大器电路。电路的输入级采用基于电流补偿技术的互补差分输入对,实现较大的输入信号摆幅;中间级采用折叠式共源共栅结构,获得较大的增益和输出摆幅;输出级采用共模反馈环路控制的A类输出结构,同时对共模反馈环路进行密勒补偿,提高电路的共模抑制比和环路稳定性。提出的全差分运算放大器电路基于中芯国际(SMIC) 0.13μm CMOS工艺设计,结果表明,该电路在3.3 V供电电压下,负载电容为5 pF时,可实现轨到轨的输入输出信号摆幅;当输入共模电平为1.65 V时,直流增益为108.9 dB,相位裕度为77.5°,单位增益带宽为12.71 MHz;共模反馈环路增益为97.7 dB,相位裕度为71.3°;共模抑制比为237.7 dB,电源抑制比为209.6 dB,等效输入参考噪声为37.9 nV/Hz^1/2@100 kHz。     

低功耗轨至轨CMOS运算放大器设计

设计了一个1.5 V低功耗轨至轨CMOS运算放大器。电路设计中为了使输入共模电压范围达到轨至轨性能,采用了NMOS管和PMOS管并联的互补差动对输入结构,并采用成比例的电流镜技术实现了输入级跨导的恒定。在中间增益级设计中,采用了适合在低压工作的低压宽摆幅共源共栅结构;在输出级设计时,为了提高效率,采用了简单的推挽共源级放大器作为输出级,使得输出电压摆幅基本上达到了轨至轨。当接100 pF电容负载和1 kΩ电阻负载时,运放的静态功耗只有290μW,直流开环增益约为76 dB,相位裕度约为69°,单位增益带宽约为1 MHz。     

高增益低功耗恒跨导轨到轨CMOS运放设计

基于CSMC的0.5μmCMOS工艺,设计了一个高增益、低功耗、恒跨导轨到轨CMOS运算放大器,采用最大电流选择电路作为输入级,AB类结构作为输出级。通过cadence仿真,其输入输出均能达到轨到轨,整个电路工作在3 V电源电压下,静态功耗仅为0.206 mW,驱动10pF的容性负载时,增益高达100.4 dB,单位增益带宽约为4.2MHz,相位裕度为63°。     

0．6VCMOS轨至轨运算放大器

为适应低压低功耗设计的应用,设计了一种超低电源电压的轨至轨CMOS运算放大器。采用N沟道差分对和共模电平偏移的P沟道差分对来实现轨至轨信号输入．。当输入信号的共模电平处于中间时,P沟道差分对的输入共模电平会由共模电平偏移电路降低,以使得P沟道差分对工作。采用对称运算放大器结构,并结合电平偏移电路来构成互补输入差分对。采用0．13μm的CMOS工艺制程,在0．6V电源电压下,HSpice模拟结果表明,带10pF电容负载时,运算放大器能实现轨至轨输入,其性能为：功耗390μw,直流增益60dB,单位增益带宽22MHz,相位裕度80°。     

一种低失调CMOS轨到轨运算放大器研究

基于CMOS工艺设计了一款轨到轨运算放大器,整体电路包括偏置电路、输入级、输出级以及ESD保护电路。电路中的输入级使用了一种全新的架构,通过一对耗尽型NMOS管作为输入管,实现轨到轨输入,同时在输入级采用了共源共栅结构,能够提供较高的共模输入范围和增益;在输出级,为了得到满摆幅输出而采用了AB类输出级;同时ESD保护电路采用传统的GGMOS电路,耐压大于2 kV。经过仿真后可知,电路的输入偏置电流为150 fA,在负载为100 kΩ的情况下,输出最高和最低电压可达距电源轨和地轨的20 mV范围内,当电源电压为5 V时能获得80 dB的CMRR和120 dB的增益,相位裕度约为50°,单位增益带宽约为1.5 MHz。     

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%。     

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。     

一种采用共栅频率补偿的轨到轨输入/输出放大器

提出了一种采用共栅频率补偿的轨到轨输入/输出放大器,与传统的Miller补偿相比,该放大器不仅可以消除相平面右边的低频零点,减少频率补偿所需要的电容,还可获得较高的单位增益带宽.所提出的放大器通过CSMC 0.6μm CMOS数模混合工艺进行了仿真设计和流片测试:当供电电压为5V,偏置电流为20μA,负载电容为10pF时,其功耗为1.34mW,单位增益带宽为25MHz;当该放大器作为缓冲器,供电电压为3V,负载电容为150pF,输入2.66 Vpp10kHz正弦信号时,总谐波失真THD为-51.6dB.     

一种新型高速CMOS全差分运算放大器设计

设计了一种基于流水线模/数转换系统应用的低压高速CMOS全差分运算放大器。该运放采用了折叠式共源共栅放大结构与一种新型连续时间共模反馈电路相结合以达到高速度及较好的稳定性。设计基于SMIC 0.25μm CMOS标准工艺模型,在Cadence环境下对电路进行了Spectre仿真。在2.5V单电源电压下,驱动0.5pF负载时,开环增益为71.1dB,单位增益带宽为303MHz,相位裕度为52°,转换速率高达368.7V/μs,建立时间为12.4ns。     

应用于无线传感器网络低噪声放大器的设计

本文给出一种应用于无线传感器网络射频前端低噪声放大器的设计,采用SMIC0．18μmCMOS工艺模型。在CadenceSpectre仿真环境下的仿真结果表明：该低噪声放大器满足射频前端的系统要求,在2．45GHz的中心频率下增益可调,高增益时,噪声系数为2．9dB,输入P1dB压缩点为-19．8dBm,增益为20．5dB;中增益时,噪声系数为3．6dB,输入P1dB压缩点为-15．8dBm,增益为12．5dB;低增益时,噪声系数为6．0dB,输入P1dB压缩点为-16．4dB,增益为2．2dB。电路的输入输出匹配良好,在电源电压1．8V条件下,工作电流约为6mA。     

单片化低压低功耗Si CMOS运算放大器的实现

基于新型的折叠共栅共源PMOS差分输入级拓扑、轨至轨AB类低压CMOS推挽输出级模型、低压低功耗LV/LP技术特别考虑和EDA平台的实验设计与模拟仿真,并设计配置了先进的Si 2 mm P阱硅栅CMOS集成工艺技术。已经得到一种具有VT = 0.7 V、电源电压1.1~1.5 V、静态功耗典型值330 mW、75 dB开环增益和945 kHz单位增益带宽的LV/LP运算放大器。该运放可应用于ULSI库单元和诸多相关技术领域,其实践有助于Si CMOS低压低功耗集成电路技术的进一步开发与交流。     

10Gb／s0．18μm CMOS限幅放大器

采用SMIC0．18μm 1P6M混合信号CMOS工艺设计了10Gb／s限幅放大器。该放大器采用了带有级间反馈的三阶有源负反馈放大电路。在不使用无源电感的情况下,得到了足够的带宽以及频率响应平坦度。后仿真结果表明,该电路能够工作在10Gb／s速率上。小信号增益为46．25dB,-3dB带宽为9．16GHz,最小差分输入电压摆幅为10mV。在50Ω片外负载上输出的摆幅为760mV。该电路采用1．8V电源供电,功耗为183mW。核心面积500μm×250μm。     

A Low-Voltage Fully Differential Constant-Gm Rail-to-Rail CMOS Operational Amplifier

A low-voltage fully differential CMOS operational amplifier withconstant-g_mand rail-to-rail input and output stages ispresented. It is the fully differential version of a previously realizedsingle-ended operational amplifier where a novel circuit to ensure constanttransconductance has been implemented [1]. The input stage is a rail-to-railstructure formed by two symmetrical OTAs in parallel (the input transistorsare operating in weak inversion). The class-AB output stages have also afull voltage swing. A rail-to-rail input common mode feedback structureallows the output voltage control. Measurements in a 0.7 µ standardCMOS process with threshold voltages of about 0.7 V have been done. Theminimum experimental supply voltage is about 1.1 V. The circuit provides a60 dB low frequency voltage gain and about 1.5 MHz unity gain frequency fora total power consumption of about 0.72 mW at a 1.5 V supply voltage.     

一种用于生物信号采集的CMOS全差分前置跨阻放大器设计

针对生物信号微弱、变化范围大等特点设计了一种用于检测微弱电流的全差分跨阻放大器(TIA)电路结构。不同于传统电路的单端输入,该结构采用高增益的全差分两级放大器实现小信号输入及轨到轨输出。基于CSMC 0.18μm CMOS工艺,采用1.8V电源电压对设计的电路进行了仿真,仿真结果表明:TIA输入电流动态范围为100nA^10μA,最大跨阻增益达到104.38dBΩ,-3dB带宽为4MHz,等效输入噪声电流为1.26pA/Hz。对电路进行跨阻动态特性仿真表明,在输入电流为100nA时,输出电压的动态摆幅达到3.24mV,功耗仅为250μW,总谐波失真(THD)为-49.93dB。所设计的高增益、低功耗、宽输入动态范围TIA适用于生物医疗中极微小生物信号的采集,可作为模块电路集成在便携设备中。     

Design a novel 5.8 GHz wideband low noise amplifier in CMOS technology for WLAN applications

A novel complementary metal-oxide semiconductor (CMOS) low noise amplifier (LNA) was designed in this paper for wireless local area network (WLAN) applications in the 5.8?GHz ISM band. The LNA presents low voltage and low power dissipation design integrated in TSMC 0.18?µm standard CMOS technology and achieves a gain of 15.2?dB, a noise figure of 2.5?dB and an IIP3 of ?6.5?dBm with input return loss ?38.5?dB, output return loss of ?46.1?dB while dissipating just 4.96 mW from a 1V supply voltage.     

一种应用于10位逐次逼近ADC的比较器设计

文中提出了一种应用于10位逐次逼近ADC的比较器。该比较器包括预放大器、中间放大器、输出驱动级及共模电平缓冲器。整体开环设计,采用多级级联的形式以满足增益和速度的要求;采用输出失调消除技术进行失调校正;为了提高共模电平的驱动能力和缩短建立时间,采用分压电路加单位增益放大器的结构。基于3.3V电源电压、TSMC0.18μmCMOS工艺下,仿真结果表明,完全满足最高采样频率30MHz、10位精度的模数转换器要求。     

A 1.5-V high drive capability CMOS op-amp

A novel CMOS operational amplifier with a 1.5 V power supply is presented. It is based on a folded-mirror transconductance amplifier and a high-efficiency output stage. The amplifier achieves an open-loop gain and a gain-bandwidth product higher than 65 dB and 1 MHz, respectively. In addition, a 1 V peak-to-peak output voltage into a 500 Ω and 50 pF output load is provided with a total harmonic distortion of -77 dB. This performance was achieved using maximum aspect ratios of 120/1.2 and 360/1.2 for the NMOS and PMOS transistors, respectively, and a quiescent current as low as 60 μA for the driver transistors. The amplifier was implemented in a standard 1.2 μm CMOS process with threshold voltages around 0.8 V. It dissipates less than 300 μW