低失调高摆率轨对轨运算放大器的设计

1

作者 陶金龙 沈睿婷 陈红梅 《电子测量与仪器学报》 北大核心 2025年第6期264-273,共10页

随着电子器件工艺的进步,芯片工作电压降低,对对轨运算放大器的性能要求越来越高,特别是在失调电压、摆率等关键参数方面。因此设计了一种低失调、高摆率轨对轨运算放大器,通过将一个高增益低带宽运算放大器和低增益高带宽结构进行级联... 随着电子器件工艺的进步,芯片工作电压降低,对对轨运算放大器的性能要求越来越高,特别是在失调电压、摆率等关键参数方面。因此设计了一种低失调、高摆率轨对轨运算放大器,通过将一个高增益低带宽运算放大器和低增益高带宽结构进行级联,基于电流分配原理,实现输入级在轨对轨共模电压范围内的恒跨导;输出级采用前馈式AB类推挽放大器实现轨对轨输出,输出驱动能力强,同时设计了摆率增强电路来提升输入较大时输出摆率较低的不足,进一步提升了输出响应速度,增加了运放工作带宽;此外,为克服工艺偏差导致失调,在运算放大器输入级增加了数字熔丝对运放负载进行修调。最后,通过采用嵌套式密勒补偿实现运放工作稳定。后仿真结果表明,在2.2~5.5 V电源电压下,该运算放大器在1 kΩ和100 pF负载下具有10 MHz的增益带宽积,145 dB的开环电压增益62°相位裕度和11 V/μs的输出摆率以及最高70μV的失调电压。相较于其他轨对轨运算放大器设计,该设计通过修调技术有效降低了失调电压,并通过摆率增强电路显著提高了输出摆率,使得该运算放大器在有限功耗下能够驱动大负载,同时具备较高精度和性能表现。 展开更多

关键词 轨对轨 恒跨导 摆率增强 熔丝修调 class AB

在线阅读 下载PDF 职称材料

一种轨对轨两级CMOS运算放大器的设计

2

作者 赵武 马云飞 +2 位作者 王召 程卫东 张志勇 《西北大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2009年第6期960-963,共4页

目的设计一个具有轨对轨输入和输出摆幅的两级CMOS运算放大器。方法输入级采用两对单一类型的n沟道差分对管作为输入管,用两个相同的n沟道源跟随器来完成输入电平的直流电平转移,实现了轨对轨的输入摆幅;输出级采用前馈甲乙类控制的轨... 目的设计一个具有轨对轨输入和输出摆幅的两级CMOS运算放大器。方法输入级采用两对单一类型的n沟道差分对管作为输入管,用两个相同的n沟道源跟随器来完成输入电平的直流电平转移,实现了轨对轨的输入摆幅;输出级采用前馈甲乙类控制的轨对轨输出级,保证了轨对轨的输出摆幅和较强的驱动能力。结果用标准的0.6μm CMOS BSIM3v3模型库对该放大器进行了仿真,开环电压增益、单位增益带宽和相位裕度分别达到了113.57dB,11.9MHz和53,°输入级跨导的变化在±5%内。结论所设计运算放大器其输入和输出摆幅为轨对轨,满足设计所提要求。 展开更多

关键词 轨对轨 AB类 单位增益带宽 相位裕度

在线阅读 下载PDF 职称材料

一种恒跨导轨对轨输入/输出CMOS运算放大器 被引量：1

3

作者 刘学 《现代电子技术》 2007年第12期41-44,48,共5页

设计了一种CMOS恒跨导轨对轨输入/输出运算放大器,输入级采用负反馈技术控制尾电流,能自调整gm并使之保持恒定;输出级采用前向偏置AB类输出结构,实现轨对轨输出的同时减小了静态功耗。整个电路在5 V电源电压下,电压增益达到136 dB(1 M... 设计了一种CMOS恒跨导轨对轨输入/输出运算放大器,输入级采用负反馈技术控制尾电流,能自调整gm并使之保持恒定;输出级采用前向偏置AB类输出结构,实现轨对轨输出的同时减小了静态功耗。整个电路在5 V电源电压下,电压增益达到136 dB(1 MΩ电阻和1 pF电容并联负载),单位增益带宽为9.7 MHz,相位裕度62.4°。 展开更多

关键词 恒跨导 轨对轨输入输出 负反馈 运算放大器

在线阅读 下载PDF 职称材料

恒跨导轨对轨带有连续时间共模反馈的FDA设计

4

作者 冯秀平 武华 +2 位作者 曾伟 陈翰民 曹先国 《电子测量技术》 北大核心 2023年第14期18-23,共6页

提出了一种恒跨导输入输出轨对轨带有连续时间共模反馈的全差分运算放大器。输入级互补差分对采用交叉导通实现输入总跨导在整个共模输入范围内保持恒定;中间级采用折叠共源共栅结构实现高增益和满摆幅。同时设计了一种连续时间共模反... 提出了一种恒跨导输入输出轨对轨带有连续时间共模反馈的全差分运算放大器。输入级互补差分对采用交叉导通实现输入总跨导在整个共模输入范围内保持恒定;中间级采用折叠共源共栅结构实现高增益和满摆幅。同时设计了一种连续时间共模反馈电路搭配A类输出结构,使FDA能够在大摆幅和高阻抗的系统下工作。基于SMIC 0.18μm工艺对设计的FDA进行仿真验证与版图绘制,该电路在电源电压3.3 V,负载电容5 pF时,直流增益92.2 dB,单位增益带宽5.55 MHz,输入输出轨到轨范围接近100%,输入级跨导变化率仅4.53%,建立时间分别为218和195.7 ns,其对应的压摆率分别为15和16.7 V/μs。 展开更多

关键词 全差分运算放大器 恒跨导 轨对轨 连续时间 共模反馈

在线阅读 下载PDF 职称材料

采用输入信号适配技术的BiCMOS运放 被引量：3

5

作者 杨宁 成立 +3 位作者 王改 吴衍 王鹏程 王振宇 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2009年第11期1122-1126,共5页

为了满足高性能开关电源中集成运放的应用需要,设计了一种结构简单且具有轨对轨输出的运算放大器。该运放基于0.5μm BiCMOS工艺,采用浮动输出的输入信号适配器(ISAFO),将输入信号放大至差分输入级的工作区域,从而实现了轨对轨的运行。... 为了满足高性能开关电源中集成运放的应用需要,设计了一种结构简单且具有轨对轨输出的运算放大器。该运放基于0.5μm BiCMOS工艺,采用浮动输出的输入信号适配器(ISAFO),将输入信号放大至差分输入级的工作区域,从而实现了轨对轨的运行。对所设计的运放进行了仿真分析,结果表明在工作电源电压为±0.75 V、外接100 kΩ电阻的条件下,该运放的直流开环增益达到了102 dB,单位增益-带宽为6.35 MHz,相位裕度为62.5°,而功耗仅约为150μW。所设计的运放具有很宽的共模输入范围及较高的增益,所以特别适用于开关电源的误差放大器、过流、过压和过热保护模块中。 展开更多

关键词 输入适配技术 BiCMOS运放 轨对轨 低功耗 开关电源

在线阅读 下载PDF 职称材料

低压Rail-to-Rail CMOS运算放大器的设计 被引量：2

6

作者 王永顺 王好德 史琳 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2010年第8期827-830,共4页

基于0.5μm标准CMOS工艺,设计了一种带有恒跨导输入级的轨对轨(rail-to-rail)低压CMOS运算放大器。采用折叠式共源共栅差分电流镜放大器输入级和改进的CMOS AB类输出级,实现了电源满幅度的输入输出和恒输入跨导。用Cadence Spectre仿真... 基于0.5μm标准CMOS工艺,设计了一种带有恒跨导输入级的轨对轨(rail-to-rail)低压CMOS运算放大器。采用折叠式共源共栅差分电流镜放大器输入级和改进的CMOS AB类输出级,实现了电源满幅度的输入输出和恒输入跨导。用Cadence Spectre仿真器,对整个电路在3.3 V工作电压下进行仿真,其直流开环增益AV=70.6 dB,相位裕度PM=71°,单位增益带宽GB=1.37 MHz。芯片面积为0.7 mm×0.4 mm。实际测试结果与模拟结果基本一致。 展开更多

关键词 运算放大器 低压 恒跨导 轨对轨 折叠式共源共栅

在线阅读 下载PDF 职称材料

低电压低功耗密勒OTA仿真设计

7

作者 植万江 成立 +2 位作者 范汉华 王玲 伊廷荣 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2008年第6期506-509,共4页

设计了一种电源电压低于阈值电压的低电压、低功耗、输入/输出全摆幅的密勒运算跨导放大器(OTA),采用衬底驱动差分对和直流电平偏移技术,使MOS器件工作在亚阈值区,降低了对电源电压VDD的要求,且输入/输出摆幅也能实现轨对轨。采用台积电... 设计了一种电源电压低于阈值电压的低电压、低功耗、输入/输出全摆幅的密勒运算跨导放大器(OTA),采用衬底驱动差分对和直流电平偏移技术,使MOS器件工作在亚阈值区,降低了对电源电压VDD的要求,且输入/输出摆幅也能实现轨对轨。采用台积电(TSMC)0.35μm标准n阱CMOS工艺BSIM3V3模型对此OTA进行了HSPICE仿真实验。结果表明,当VDD为600mV时开环增益A0为70.4 dB,不但此OTA输入/输出摆幅轨对轨,而且其功耗PD只有420 nW,从而实现了低压低耗的设计目标,可用于便携式产品的电子电路设计中。 展开更多

关键词 运算跨导放大器 低电压 差分对 高精度电路仿真 轨对轨

在线阅读 下载PDF 职称材料

低延迟低电压电流比较器

8

作者 余飞 高雷 +1 位作者 宋云 蔡烁 《半导体技术》 CAS 北大核心 2019年第8期595-599,634,共6页

设计了一种基于改进共源共栅电流镜的CMOS电流比较器,该比较器在1 V电压且电压误差±10%的状态下都正常工作,同时改进后的结构能够在低电压下取得较低的比较延迟。电路的输入级将输入的电流信号转化为电压信号,电平移位级的引入使... 设计了一种基于改进共源共栅电流镜的CMOS电流比较器,该比较器在1 V电压且电压误差±10%的状态下都正常工作,同时改进后的结构能够在低电压下取得较低的比较延迟。电路的输入级将输入的电流信号转化为电压信号,电平移位级的引入使该结构能够正常工作在不同的工艺角和温度下,然后通过放大器和反相器得到轨对轨输出电压。基于SMIC 0.18μm CMOS工艺进行了版图设计,并使用SPECTRE软件在不同工艺角、温度和电源电压下对电路进行了仿真。结果表明,该电路在TT工艺角下的比较精度为100 nA,平均功耗为85.53μW,延迟为2.55 ns,适合应用于高精度、低功耗电流型集成电路中。 展开更多

关键词 电流比较器 CMOS模拟集成电路 反相器 轨对轨电压 延迟

在线阅读 下载PDF 职称材料

中小屏幕TFT-LCD源驱动器电路设计 被引量：6

9

作者 史刘星 魏廷存 樊晓桠 《液晶与显示》 CAS CSCD 北大核心 2009年第1期93-97,共5页

针对中小屏幕TFT-LCD源驱动器电路,提出了一种新型的源驱动器结构,重点设计了一种电流可调、采用零点补偿的轨对轨结构的输出缓冲电路。该电路结构不但满足了系统功能和面积要求,而且能够很好地适应未来TFT-LCD芯片的发展趋势。Hspice... 针对中小屏幕TFT-LCD源驱动器电路,提出了一种新型的源驱动器结构,重点设计了一种电流可调、采用零点补偿的轨对轨结构的输出缓冲电路。该电路结构不但满足了系统功能和面积要求,而且能够很好地适应未来TFT-LCD芯片的发展趋势。Hspice仿真表明,在10kΩ电阻,20pF电容串连负载模型下的增益为90.7dB,相位裕度75°,静态电流消耗1.1μA,电路面积400μm2,满足了系统要求。 展开更多

关键词 TFT-LCD 源驱动器 轨对轨

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于MOCCⅡ的低压低功耗自偏置CCⅢ的设计 被引量：1

10

作者 苏长远 陈向东 陈小培 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2010年第9期913-917,共5页

采用TSMC0.35μm工艺参数,基于多输出端第二代电流传输器(MOCCⅡ)提出了一种新型CCⅢ电路,电路采用轨对轨的输入结构,有效地提高了信号摆幅;通过电路内部晶体管提供偏置,达到了减少芯片面积和降低功耗的目的。HSPICE仿真结果表明,在... 采用TSMC0.35μm工艺参数,基于多输出端第二代电流传输器(MOCCⅡ)提出了一种新型CCⅢ电路,电路采用轨对轨的输入结构,有效地提高了信号摆幅;通过电路内部晶体管提供偏置,达到了减少芯片面积和降低功耗的目的。HSPICE仿真结果表明,在±1 V供电电压下,该CCⅢ的电压跟随误差为0.06 dB,-3 dB带宽为434.3 MHz;端口Y与X之间的电流跟随误差为0.06 dB,-3 dB带宽为381.2 MHz;端口Z+与X之间的电流跟随误差为0.02 dB,-3 dB带宽为334.1 MHz;端口Z-与X之间的电流跟随误差为0.05 dB,-3 dB带宽为665.8 MHz;整体电路的功耗为2.133 mW。据CCⅢ电路设计了一种电流模式带通二阶滤波器,结果与理论值较吻合。 展开更多

关键词 第二代电流传输器 第三代电流传输器 轨对轨 带通滤波器

在线阅读 下载PDF 职称材料

应用于AMOLED源极驱动的具有DAC功能的输出缓冲器设计

11

作者 孙蕊 邓红辉 +2 位作者 张俊 权磊 贾晨 《液晶与显示》 CAS CSCD 北大核心 2020年第9期938-945,共8页

针对AMOLED驱动芯片小面积、高精度、低功耗的需求,设计了一种具有DAC功能的高性能输出缓冲器。该缓冲器采用轨对轨的输入级和Class AB输出级以适应大的输入输出电压范围,采用Cascode Miller补偿以减小补偿电容大小,其尾电流源可编程以... 针对AMOLED驱动芯片小面积、高精度、低功耗的需求,设计了一种具有DAC功能的高性能输出缓冲器。该缓冲器采用轨对轨的输入级和Class AB输出级以适应大的输入输出电压范围,采用Cascode Miller补偿以减小补偿电容大小,其尾电流源可编程以实现4 bit DAC功能插值,节约了整体功耗和芯片面积。在UMC80 nm CMOS工艺下,仿真结果表明,在0.2~6.3 V的输入电压范围内,缓冲器直流增益大于70 dB,相位裕度大于60°,静态电流最小可至0.5μA,建立时间低至1.49μs;典型中压3.3 V的情况下,直流增益可达129 dB,相位裕度为75°,增益带宽为9.4 MHz,静态电流为1.3μA;对60 mV输入电压进行4 bit插值后,输出误差小于0.255 mV。设计的缓冲器精度高、建立时间快且功耗低,输出缓冲器实现了第二级DAC的作用,满足了AMOLED源极驱动的应用需求。 展开更多

关键词 AMOLED源极驱动 轨对轨 尾电流源可编程 Class AB输出级 Cascode Miller补偿

在线阅读 下载PDF 职称材料

一种恒跨导CMOS运算放大器的设计

12

作者 王怡倢 李会方 +1 位作者 温琼 陈志寅 《现代电子技术》 2011年第8期140-143,共4页

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... 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。 展开更多

关键词 轨对轨 运算放大器 电流开关 AB类输出级

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于不对称互补的恒跨导全摆幅输入级

13

作者 刘敬术 邬齐荣 龚敏 《现代电子技术》 2009年第19期181-183,186,共4页

提出一种不对称互补的输入级结构,实现了在整个共模范围内的恒跨导。两种实现方法分别是:PMOS差分对截止时,NMOS差分对开始工作;NMOS差分对截止时,PMOS差分对开始工作,两个差分对有主辅之分。在SMIC的0.18μm工艺条件下,设计仿真了这种... 提出一种不对称互补的输入级结构,实现了在整个共模范围内的恒跨导。两种实现方法分别是:PMOS差分对截止时,NMOS差分对开始工作;NMOS差分对截止时,PMOS差分对开始工作,两个差分对有主辅之分。在SMIC的0.18μm工艺条件下,设计仿真了这种输入级,使得电路结构简单,并能得到更平坦的跨导,适合用作恒跨导运算放大器的输入级。 展开更多

关键词 不对称互补 恒跨导 轨对轨 运算放大器

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于传感器系统的低功耗运算放大器 被引量：1

14

作者 王健 钟问问 《半导体技术》 CAS 北大核心 2023年第2期132-139,共8页

为适应传感器系统向微型化发展的趋势,设计了一种低功耗运算放大器。放大器偏置电路以共源共栅电流镜结构为基础,输出稳定偏置电流;轨对轨输入级利用亚阈值技术,保证其跨导恒定;输出级采用电流镜结构,实现AB类工作;在求和电路和输出级... 为适应传感器系统向微型化发展的趋势,设计了一种低功耗运算放大器。放大器偏置电路以共源共栅电流镜结构为基础,输出稳定偏置电流;轨对轨输入级利用亚阈值技术,保证其跨导恒定;输出级采用电流镜结构,实现AB类工作;在求和电路和输出级之间添加电容电阻串联支路,对输出晶体管控制信号进行补偿。利用0.18μm工艺库对电路进行设计,在3 V电源电压、25℃条件下进行仿真,放大器低频增益为95 dB,单位增益带宽为6.15 kHz,输入失调电压小于45μV,在-40~85℃温度区间内,失调温漂为320 nV/℃,消耗功率始终低于2.28μW。目前该芯片已成功流片,实际测量芯片消耗功率为3.15μW。结果表明,该放大器能够满足传感器系统所要求的低功耗目标。 展开更多

关键词 传感器 低功耗 轨对轨 亚阈值技术 失调电压

在线阅读 下载PDF 职称材料