一种低功耗高共模抑制比运算放大器设计

为了解决传统伪差分跨导运算放大器共模抑制比较差的问题,提出了一种新型低功耗伪差分CMOS运算跨导放大器.通过共模前馈技术消除了电路输出节点处的输入共模信号,以便以最小的面积成本、功耗和寄生分量来提高共模抑制比(CMRR),并采用TSMC 0.18μm CMOS工艺对该OTA进行模拟仿真.仿真结果表明,在2 p F电容负载下,该OTA的直流增益为46.4 d B,增益带宽为14.5 MHz,相位裕度为85°.该OTA的CMRR高达110.1 d B,且在1.2 V单电源电压下,其功耗仅为28.6μW,面积仅为33×10-5mm2.     

一种衬底驱动的0.5V全差分运算放大器

为了满足当今对低压低功耗电路的需求,设计了一种工作在0.5V电源电压环境的全差分运算放大器．电路使用了由衬底驱动的输入级和工作在亚阈值区的输出级,并利用交叉耦合输入晶体管的结构产生负跨导来提高增益．采用0.18μm的CMOS工艺,阈值电压约为0.5V的器件模型．Hspice仿真结果表明:直流增益为60dB,单位增益带宽为5.4MHz,功耗为138μW．     

一种低功耗高共模抑制比运算放大器设计

为了解决传统伪差分跨导运算放大器共模抑制比较差的问题,提出了一种新型低功耗伪差分CMOS运算跨导放大器.通过共模前馈技术消除了电路输出节点处的输入共模信号,以便以最小的面积成本、功耗和寄生分量来提高共模抑制比(CMRR),并采用TSMC 0.18 μm CMOS工艺对该OTA进行模拟仿真.仿真结果表明,在2 pF电容负载下,该OTA的直流增益为46.4 dB,增益带宽为14.5 MHz,相位裕度为85°.该OTA的CMRR高达110.1 dB,且在1.2 V单电源电压下,其功耗仅为28.6 μW,面积仅为33×10^-5 mm².     

全差分结构低功耗CMOS运算放大器设计

为了减小低电源电压以及短沟道效应对放大器的影响,获得低电压高增益的放大器,提出了一种基于65 nm CMOS工艺技术的全差分运算跨导放大器(OTA).采用基于增益增强技术的折叠共源共栅拓扑结构,使放大器具有轨到轨输入及大输出摆幅特性,同时兼备高速、高增益及低功耗优点.电路仿真结果表明,其直流增益为82 d B,增益带宽为477 MHz,相位裕度为59°.正常工艺角下稳定时间为10 ns,稳定精度为0.05%,而功耗仅为4.8 m W.     

一款低电压高精度CMOS运算放大器设计

设计了一种采用0.6um CMOS工艺的低电压高精度的运算放大器电路。在设计中输入级采用两对跨导器件rail-to-rail的电路结构,从而实现输入级的跨导在整个共模输入范围内保持恒定。输出级采用AB类rail-to-rail推挽结构,达到高驱动能力和低谐波失真的目的。此运放可提供1.5V电压降,采用适当的输出负载,闭环电压增益,单位增益带宽和相位裕度分别达到了80dB,832kHz和64°。     

一种高增益大带宽的增益自举型折叠共源共栅放大器设计

提出了一种应用于高速高精度流水线ADC中的高增益大带宽的增益自举型全差分折叠共源共栅放大器.放大器采用0.18 μm 1P6M CMOS工艺.通过仔细的设计运放的单位增益带宽和极零点改善其闭环稳定性.仿真结果表明:放大器的直流增益为93 dB,单位增益带宽为1.8 GHz,在输出共模电压范围为0.6 V~1.2 V内,放大器的直流增益大于88 dB.整个芯片的版图面积为96μm×120μm.     

一个应用于矢量扫描电子束机中的高速动态校零偏转放大器

控制电子束偏转的偏转放大器是电子束机中重要的电子系统之一。它为偏转线圈提供一个正比于输入电压的电流。放大器由一个主放大器和一个辅助放大器组成,主放大器是一个高速运算跨导放大器(OTA),辅助放大器是一个动态校零放大器,它消除了OTA的失调漂移。文章给出了偏转放大器的框图和转入输出关系。该放大器开环增益优于130db,单位增益带宽5M～10M,输出电流±0.5A～±5A,该放大器已成功地工作于作者所在实验室的电子束系统中。     

用于低功耗A/D转换器的运算跨导放大器设计

设计了一种适用于采用级间共用运放技术的10bit流水线A/D转换器(ADC)的低功耗全差分运算跨导放大器(OTA).该放大器由一个改进的折叠共源共栅结构和一个套筒共源共栅结构共同组成,利用时钟控制,使ADC的采样保持和余量增益电路正常工作并满足其性能要求.基于0.6μmCMOS工艺对电路进行了设计,并利用HSpice软件对电路进行了仿真.仿真结果表明,该放大器在采样保持和奇数级电路中开环增益为60dB,偶数级电路开环增益为50dB,总功耗仅为4.5mW,满足低功耗ADC所要求的性能指标.     

低耗能流水线模数转换器的运算放大器设计与仿真

基于0.13,μm工艺,设计一个用于1.2,V低电压电源的10比特83MSPS流水线模数转换器的两级运算放大器.该放大器采用折叠共源共栅为第一级输入级结构,共源为第二级输出结构.详细介绍了运算放大器的设计思路、指标确定方法及调试中遇到的问题和解决方法.模拟结果显示：该运算放大器开环直流增益可达79.25,dB,在负载电容为2,pF时的单位增益频率达到838 MHz,在1.2,V低电压下输出摆幅满足设计要求,高达1 V,满足了10比特低电压高速度高精度模数转换器的要求.     

一种低功耗高性能AB类运算放大器的设计

为了解决传统运算放大器在物联网系统等低功耗应用中转换速率较低和增益带宽积较小的问题,设计了一种新型的AB类运算放大器。提出了基于差分对管的电流复用技术,将输入晶体管产生的差分电流再次利用,提高了电路的输出电流,获得了更高的转换速率、增益带宽积和直流增益。此外,结合了基于自适应偏置电路的AB类输入级和局部共模反馈电路,使得运算放大器输出级的动态电流摆脱了静态电流的限制,以较小的静态电流获得了较大的动态电流,进一步提升了电路的关键性能参数。基于180 nm CMOS工艺,对运算放大器进行设计和验证。仿真结果表明：在70 pF的负载电容下,正负转换速率分别为23.55 V/μs和-31.47 V/μs,增益带宽积为2.38 MHz,直流增益为63 dB,静态功耗仅为23μW。与传统的AB类运算放大器相比,所提出的电路在实现低功耗的同时具有更高的转换速率、增益带宽积和直流增益,适用于模数转换器和电源管理等低功耗电路系统。     

一种高压摆率低电压CMOS AB类放大器的设计

为了增加单位增益频率与压摆率,并能够工作在低电源电压下,同时降低偏置电流,提出了一种改进的基于0.18μm CMOS工艺的AB类放大器,其采用多级放大器结构,第一级为具有电流镜负载的NMOS差分对,第二反相级由共源放大器实现,第三极为AB类放大器,其能够在±500 m V电源下工作.电路仿真结果显示该放大器相位裕度为87°;总补偿电容为5 p F,与传统放大器相比减少了50%;单位增益频率为21.17 MHz,比传统放大器增大约10倍;压摆率为7.5和8.57 V/μs,与传统电路相比,分别增加了2.8倍和2.6倍.此外,与其他文献相比,该放大器具有较大的单位增益带宽和压摆率以及较小的功耗.     

低噪声CMOS电荷敏放大器设计与研制

提出了一种新的低噪声低功耗电荷敏感放大器设计方案。用EDA软件Cadence进行模拟,得到了满意的仿真结果:直流开环增益为82.9 dB,f-3dB为28 kHz,相位裕度为46.9°,低频下输出噪声频谱密度为1.5μV/Hz2。采用标准的3 mm P阱CMOS工艺进行了流片,测试结果与模拟情况相近。     

采用新型低成本共模反馈电路的全差分运放设计

设计应用于流水线型ADC的全差分运算放大器. 运放中共模反馈电路采用调节反馈深度和共用差分信号通路的新型结构来实现,用简单的结构实现了高环路增益,通过降低反馈系数的方法防止电路产生自激振荡,避免了因引用补偿电容带来的高成本和高设计难度.放大器采用两级折叠共源共栅结构并进行频率补偿,输出级采用推挽式AB类结构.设计的全差分运算放大器基于中芯国际（SMIC）0.35 μm工艺.后仿结果表明,放大器直流增益为100 dB,负载为3 pF时单位增益带宽为359 MHz,相位裕度为68°,建立时间为12.3 ns,满足ADC所要求的性能指标,适用于高精度流水线型ADC中的级间增益电路和采样保持电路.     

CMOS低噪声放大器Miller效应分析与噪声优化

根据反馈分解理论将晶体管栅漏电容分解等效到放大器输入输出两端,研究了栅漏电容对低噪声放大器(LNA)输入阻抗和噪声系数的影响.基于分析结果对阻抗及噪声公式进行了修正,提出功耗约束条件下的LNA噪声优化方法.设计的2.4 GHz LNA基于中芯国际(SMIC) 0.18 μm RF CMOS工艺,版图后仿结果表明：在1.2 V的工作电压下,该低噪声放大器直流功耗仅为2.4 mW,噪声系数为1.0 dB,功率增益为16.3 dB,输入输出反射损耗均小于-22 dB,三阶互调点IIP3为-3.2 dBm.相比已有的设计,根据修正公式设计的LNA在功耗、输入阻抗匹配、噪声系数等性能指标上有较大的改善.     

应用于OFDM超宽带系统中的0.18μm Gm-C滤波器和可变增益放大器的设计

为实现超宽带可变增益放大器（ultra-wide band variable gain amplifier,UWB-VGA）在超宽频带下大的增益变化范围和每个变化增益在超宽频带范围内良好的增益平坦度,提出了一种适用于超宽带可变增益放大器的双重增益控制（dual gain control,DGC）技术,由改进型电流镜增益控制结构和动态增益反馈控制结构共同实现.基于双重增益技术,设计了应用于3.0~6.0 GHz频带下的超宽带可变增益放大器,完成超宽带可变增益放大器的电路结构原理图和版图的设计.考虑在射频波段下版图、器件结构、工艺及封装产生中存在的寄生效应和耦合效应,对电路结构原理图和版图进行Momentum电磁联合仿真.结果表明：联合调整双重增益控制单元的2个控制电压V_{ctrl_1}和V_{ctrl_2},超宽带可变增益放大器在3.0~6.0 GHz频段范围内可以同时获得大的增益变化范围和良好的增益平坦度,当动态信号反馈增益控制电压V_{ctrl_2}为5.00 V时,改进型电流镜增益控制电压V_{ctrl_1}从2.50 V变化到3.20 V时,超宽带可变增益放大器的增益变化幅度为5.5 dB,每个变化增益的平坦度≤ ±2.0 dB,S₁₁、S₂₂都小于-10.0 dB,输入输出匹配良好.

     

无共模反馈电路的低功耗可变增益放大器

设计了一种低功耗高动态范围数字控制的可变增益放大器.提出了一种新的稳定输出共模电平的方法,在负载电阻切换的同时改变流过电阻中的电流来保持电阻上的电压降不变,从而稳定输出共模电平.该方法无需额外的共模反馈电路,降低了功耗.同时采用级间电容耦合结构解决了直流失调问题,不需要直流失调校准电路.采用 TSMC 0.18μm CMOS工艺进行了电路设计和仿真.仿真结果表明,该可变增益放大器消耗的平均电流为504.7μA,-3dB带宽大于1.16MHz, 动态范围达到了81dB,变化步长为3dB,增益误差小于±0.65dB.