电流镜偏执差动放大器设计与调试
差动放大电路课程设计
差动放大电路课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解差动放大电路的基本原理，掌握其组成部分及功能。
2. 学生能够掌握差动放大电路的静态工作点分析方法，并运用数学表达式进行计算。
3. 学生能够解释差动放大电路的共模抑制比和差模增益的概念，并分析其对电路性能的影响。
技能目标：1. 学生能够设计简单的差动放大电路，并运用仿真软件进行电路测试。
2. 学生能够运用所学知识，解决实际电路中差动放大电路的相关问题。
3. 学生通过小组讨论、分析电路图，提高团队协作能力和问题解决能力。
情感态度价值观目标：1. 学生培养对电子技术的兴趣，激发创新意识，提高学习积极性。
2. 学生通过学习差动放大电路，认识到电子技术在实际应用中的重要性，增强社会责任感。
3. 学生在学习过程中，培养严谨、踏实的科学态度，树立正确的价值观。
课程性质：本课程为电子技术基础课程，以理论教学和实践操作相结合的方式进行。
学生特点：学生为高中二年级学生，具备一定的电子技术基础知识和电路分析能力。
教学要求：注重理论与实践相结合，提高学生的动手能力和实际问题解决能力。
通过分解课程目标，使学生在学习过程中逐步达成预期学习成果，为后续课程打下坚实基础。
二、教学内容本章节教学内容围绕差动放大电路的基本原理、电路分析及实际应用展开。
具体安排如下：1. 差动放大电路基本原理：- 简介差动放大电路的定义、特点及应用场景。
- 介绍差动放大电路的组成部分，包括两个输入端、两个输出端和反馈网络。
2. 电路分析：- 静态工作点分析：讲解差动放大电路静态工作点的计算方法，引导学生运用数学表达式进行计算。
- 动态分析：介绍差动放大电路的共模抑制比和差模增益，分析其对电路性能的影响。
3. 实际应用：- 介绍差动放大电路在实际电路中的应用，如传感器信号放大、音频放大等。
- 引导学生运用所学知识，设计简单的差动放大电路。
4. 教学大纲：- 第一课时：差动放大电路基本原理及组成部分介绍。
45纳米工艺下的有源电流镜的差分放大器设计
45纳米工艺下的有源电流镜的差分放大器设计在45纳米工艺下设计差分放大器常常是信息电子学设计者面临的挑战之一。
差分放大器是电路设计中的重要组成部分，它能够在输入信号中提取出差分信号，从而实现信号放大和滤波的功能。
这篇文章将从差分放大器的结构、工作原理、设计步骤以及45纳米工艺下的优化方案等方面进行介绍，旨在给读者提供一些指导意义。
差分放大器的基本结构包括两个输入端（非反相输入端和反相输入端），一个输出端和一对工作在共模模式下的有源负载电流镜。
有源电流镜的作用在于提供一个稳定的工作电流，确保差分放大器的稳定性和线性度。
在45纳米工艺下，由于工艺缩减，发生器负载电阻的功耗限制也有一定挑战。
差分放大器的工作原理是利用差分对输入信号进行放大。
当输入信号的差分模式信号增大时，差分对的两个晶体管的电流将以不同的幅度变化，从而使输出信号增大。
而当输入信号的共模模式信号变化时，差分对的两个晶体管的电流将以相同的幅度变化，从而抵消掉输出信号的变化。
通过这种方式，差分放大器能够提取出输入信号中的差分信号，实现信号放大。
在45纳米工艺下设计差分放大器，需要考虑的因素相对较多。
首先，由于纳米级工艺的缩减，晶体管的尺寸变小，因此需要对晶体管进行精确的模型参数提取，以确保设计的准确性。
其次，由于工艺缩减，电路中的线性度、功耗和噪声都会受到一定的限制。
因此，在设计差分放大器时需要平衡这些参数，以实现最佳性能。
在实际的设计过程中，可以采用一些优化方案来改善差分放大器的性能。
例如，可以采用主动偏置电路来提高电路的线性度和稳定性；可以使用级联放大器来增加放大器的增益和带宽；还可以采用反馈电路来降低放大器的噪声水平。
这些优化方案可以根据具体的设计要求和工艺条件来选取。
综上所述，差分放大器在45纳米工艺下的设计是一个具有挑战性的任务。
通过合理地选择和优化电路结构，提取模型参数，平衡各种性能指标等方法，可以实现一款稳定、线性、低功耗的差分放大器。
电流镜负载的差分放大器设计
《IC课程设计》报告电流镜负载的差分放大器设计摘要在对单极放大器与差动放大器的电路中，电流源起一个大电阻的作用，但不消耗过多的电压余度。
而且，工作在包河区的MOS器件可以当作一个电流源。
在模拟电路中，电流源的设计是基于对基准电流的“复制”，前提是已经存在一个精确的电流源可以利用。
但是，这一方法可能引起一个无休止的循环。
一个相对比较复杂的电路被用来产生一个稳定的基准电流，这个基准电流再被复制，从而得到系统中很多电流源。
而电流镜的作用就是精确地复制电流而不收工艺和温度的影响。
在典型的电流镜中差动对的尾电流源通过一个NMOS镜像来偏置，负载电流源通过一个PMOS镜像来偏置。
电流镜中的所有晶体管通常都采用相同的栅长，以减小由于边缘扩散所产生的误差。
而且，短沟器件的阈值电压对沟道长度有一定的依赖性。
因此，电流值之比只能通过调节晶体管的宽度来实现。
而本题就是利用这一原理来实现的。
目录1设计目标 (1)2相关背景知识 (2)3设计过程 (6)3.1 电路结构设计 (6)3.2 主要电路参数的手工推导 (6)3.3 参数验证（手工推导） (7)4 电路仿真 (9)4.1 用于仿真的电路图 (9)NMOS： (9)PMOS (9)整体电路图 (10)4.2 仿真网表（注意加上注释） (10)4.3 仿真波形 (13)5 讨论 (17)6 收获和建议 (17)参考文献 (19)1设计目标设计一个电流镜负载的差分放大器，参考电路图如下：工艺ICC网站的0.35um CMOS工艺电源电压5V增益带宽积25MHz低频开环增益100负载电容2pF输入共模范围3V功耗、面积尽量小2相关背景知识据题目所述，电流镜负载的差分放大器的制作为0.35um CMOS 工艺，要求在5v 的电源电压下，负载电容为2pF 时，增益带宽积大于25MHz ，低频开环增益大于100，同时功耗和面积越小表示性能越优。
我们首先根据0.35um CMOS 工艺大致确定单个CMOS 的性能，即在一定值的W/L 下确定MOS 管在小信号模型中的等效输出电阻和栅跨导，然后记下得到的参数并将其带入到整体电路中计算，推导电流镜负载的差分放大器电路中的器件参数，例如，小信号模型的增益、带宽、功耗等，再分析是否满足题目中的各项指标的要求。
电子电路中的放大器设计与调试方法
电子电路中的放大器设计与调试方法放大器是电子电路中非常重要的器件之一，它能够将输入信号放大，并输出到外部设备或驱动其他器件。
在电子设备、通信系统等领域中，放大器的设计和调试是一个常见的任务。
本文将详细介绍电子电路中放大器的设计和调试步骤，帮助读者更好地掌握这一技术。
一、放大器设计的基本原理1. 放大器的分类：放大器可分为分立元件放大器和集成电路放大器。
前者通常由晶体管、电阻、电容等离散器件组成，后者则集成在单个芯片中。
2. 放大器的工作原理：放大器主要依靠电流、电压或功率的增加来放大信号。
其中，共集、共基、共射三种基本放大电路是最常见的。
二、放大器设计的步骤1. 确定需求：首先，我们需要明确自己的需求，包括输出信号的幅值范围、带宽、失真要求等。
这一步对放大器设计至关重要，因为不同的需求将影响到放大器的电路设计。
2. 选择放大器的类型：基于对需求的了解，选择适合的放大器类型，如晶体管放大器、运算放大器等。
根据需求和电路复杂度的考量，可以选择分立元件放大器或集成电路放大器。
3. 确定放大器的工作状态：根据需求和放大器类型，确定放大器的工作状态，如放大器的偏置状态、电源电压等。
4. 电路设计：根据前面的确定，开始进行电路设计。
首先，绘制电路原理图，包括输入端、输出端、电源等部分。
然后，根据放大器的工作状态和性质，选择合适的电阻、电容等元件值，并进行电路计算。
5. 电路仿真：利用电子电路仿真软件，对设计的电路进行仿真。
通过仿真结果，可以分析电路的工作情况，如电压增益、频率响应、相位延迟等。
6. PCB设计：根据电路设计和仿真结果，进行PCB（Printed Circuit Board）设计。
这一步主要包括布线、焊接等工作。
7. 制作和组装：根据PCB设计，制作电路板，并进行元件的焊接和检查。
三、放大器调试的步骤1. 功率限制：在放大器调试之前，需要保证功率限制在安全范围内。
尤其是高功率放大器，过大的功率可能会损坏元件或导致其他问题。
物理实验技术中的光学装置的调试与校准方法
物理实验技术中的光学装置的调试与校准方法光学装置是物理实验中常用的工具，它们可以用于测量、探索光学现象以及研究材料的光学性质。
然而，由于光学装置的复杂性和高精度要求，调试和校准光学装置是一项必不可少的工作。
在本文中，我们将探讨物理实验技术中常见的光学装置的调试与校准方法。
首先，我们来讨论望远镜的调试与校准。
望远镜是一种用于观测远距离物体的光学仪器。
为了获得清晰的图像，望远镜需要调试仪器的各个部分。
首先，我们可以通过调整目镜的焦距以及反射镜或物镜的位置来改善清晰度。
使用星等的概念和对星星的观测，我们可以进行合理的调整，以确保望远镜的观测结果准确可靠。
接下来，我们转向光栅的调试与校准方法。
光栅是一种用于分光和波长测量的光学仪器。
在正常使用之前，我们需要确保光栅的刻线均匀、间距准确。
这可以通过使用干涉条纹方法来实现。
干涉条纹是当来自光栅的光波与一个参考光波干涉时产生的一种特殊的图案。
通过观察和分析干涉条纹，我们可以确定光栅是否正常工作，并进行相应的调整和校准。
另一个常见的光学装置是干涉仪。
干涉仪是测量光波相位差和波长的重要工具。
为了准确地测量光波的相位差，在调试和校准干涉仪时，我们可以使用一系列方法。
例如，我们可以使用透射型干涉仪的调试步骤包括调整光源与光栅的位置关系，以及调整反射镜或透镜的位置和角度来改变干涉仪的工作状态。
通过仔细的调整和校准，我们可以获得高精度的干涉仪测量结果。
此外，激光测距仪是一种利用光的传播速度来测量距离的装置。
为了确保激光测距仪的准确性，我们需要定期进行调试和校准。
首先，我们可以使用透射型干涉仪或其他精密的光学测量仪器来测量激光的波长。
然后，我们可以将这个准确的波长值输入到激光测距仪中，以获得更准确的距离测量结果。
最后，我们来讨论一下光学系统的调试与校准方法。
光学系统由多个光学元件组成，例如透镜、反射镜、光栅等。
为了确保整个光学系统的稳定性和准确性，我们可以使用干涉仪或其他精密的光学测量仪器来检查系统的对准和校准。
精密差动放大电路的设计与制作
课题二精密差动放大电路的设计与制作在电子测量、数据采集和工业控制等许多应用领域，首先要有一个前置放大器将各类传感器获取的弱信号进行处理和放大。
由于传感器的类型很多，物理性能各异，放大电路要处理的信号往往是悬浮的电压信号，且内阻较大，在信号的获取过程中，往往伴有较大的共模干扰信号，这就要求放大电路具有较大的输入电阻，较高的共模抑制比（KCMR）和很强的带负载能力，并且具有将双端输入变成单模输出的功能。
由于直接对弱小信号进行测量有诸多困难，若前置放大器的电压放大倍数非常稳定，则可根据放大器的输出电压推算其输入信号的幅值。
故高稳定性的精密放大器又称数据放大器或测量放大器，这就是本课题的设计任务和要求。
⒈设计内容和要求设计并制作一个精密差动放大电路，设计要求如下：①输出电压与输入电压的关系是uo =100uⅠ，uI的频率不超过5HZ,且为悬浮信号。
②在常温下，当信号内阻在100KΩ～1MΩF范围内变化，信号源开路电压在0～±20mV 范围内，放大器输出电压的实际值与按上式计算出的理论值相对误差的绝对值不超过0.5%。
③在工频信号作用下，共模抑制比KCMR≧80dB。
④放大器在输入信号为0的情况下，24小时内输出电压时不大于±10mV。
⑤自制悬浮输出的直流信号源供调试用。
⒉设计方案的选择图3-2-1 三运放精密差动放大电路根据数据放大器的特点及以上的设计要求，目前普通选用三运放精密差动放大电路，原理电路如图3-2-1所示。
由图，放大器采用两级放大，第一级利用集成运放A1、A2组成双端输入，双端输出的差动形式，实际上是两个同相比例函数电路的组合，利用同相输入的高输入阻抗及A1、A2参数的一致性，进一步提高对共模信号的抑制能力。
第二级采取差动输入方式，即双端输入，单端输出，完成悬浮信号相对于地线的转换，转换的结果取决于外围电阻的对称程度。
本电路能否达到设计要求的关键，一是器件，元件参数的精密配对，二是精心调试。
电子电路中的放大器设计与调试
电子电路中的放大器设计与调试在电子电路领域中，放大器是一种广泛使用的设备，用于放大信号的幅度。
无论是音频设备、通讯系统还是电子仪器，都需要放大器来增强信号的强度。
放大器的设计与调试是确保电路正常工作并获得期望输出的重要步骤。
以下是一些关于电子电路中放大器设计与调试的详细步骤：1. 确定需求：- 定义放大器的类型和应用。
不同的应用需要不同类型的放大器，例如音频放大器、射频放大器等。
- 确定所需的增益和带宽。
根据系统的需求，决定放大器应放大信号的幅度和频率范围。
2. 选择放大器型号：- 查询可用的放大器型号，并根据需求选取合适的型号。
- 考虑放大器的噪声特性和线性度等重要参数，确保所选型号满足要求。
3. 绘制电路图：- 使用专业的电路设计软件，绘制放大器的电路图。
- 确保连接正确，检查电路图中的元件值和标号，不要遗漏或错误。
4. 计算元件值：- 根据放大器的参数和需求，计算所需元件的值。
这包括电阻、电容、电感等。
- 确保元件的数值和功率足够大，以避免过载或损坏。
5. PCB布局与设计：- 将放大器电路图转换为PCB布局。
- 根据电路图和器件尺寸，合理布局元件的位置和线路的走向。
- 确保足够的间距和过孔以避免干扰和短路。
6. 电路模拟与优化：- 使用模拟软件进行电路仿真。
输入所需信号并观察输出结果。
- 根据仿真结果进行调整，优化电路性能，确保满足设计要求。
7. 制作原型：- 使用所选的材料和元件制作电路板。
注意焊接的正确性和质量。
- 检查连接是否准确，电路板是否有短路或开路的问题。
8. 调试与测试：- 使用万用表、示波器等测试仪器，对放大器进行初步的测试。
- 检查输出信号的幅度、频率响应、失真等参数。
根据需要进行微调和优化。
9. 电路保护和稳定性：- 考虑放大器的过载保护和稳定性问题。
- 添加适当的保护电路和稳定器，确保放大器在异常情况下能够正常工作并保护设备。
10. 最终测试：- 对完成的放大器进行全面测试。
差动放大器实验报告
差动放大器实验报告一、前言差动放大器是一种常见的电路，广泛应用于仪器仪表、通信、音频等领域。
它的主要作用是实现信号的放大和传输。
本文将介绍差动放大器实验的操作流程、结果分析及实验感悟。
二、实验目的1、了解差动放大器原理。
2、掌握差动放大器的实际应用。
3、实现差动放大器的搭建和测试。
三、实验器材1、操作板。
2、备注信号发生器。
3、万用表。
4、示波器。
5、电阻箱。
4、实验原理差动放大器是一种比较常见的电路，由于其技术特点以及应用场合的限制，在其设计和应用过程中，需要做出一些规定。
这些规定包括：输入和输出的连接方式、输出端基准点的接地方式、引脚连接以及电路参数的设定等。
差动放大器的原理如图所示：5、实验步骤1、搭建差动放大器电路。
2、将函数信号发生器的输出接到差分输入终端。
3、将差动放大器的输出接到示波器的A输入端，并将示波器的A端接地。
4、开启函数信号发生器和示波器。
5、调整函数信号发生器的输出频率，观察示波器屏幕上波形的形状和幅度。
6、将信号发生器输出的电压分别变化，观察示波器屏幕上波形的大小和变化情况。
6、实验结果分析通过上述实验步骤，我们对差动放大器的原理有了一定的了解。
在实验过程中，我们可以发现，随着信号的变化，示波器屏幕上的波形也会相应地变化。
实验结果表明，当我们将信号发生器的输出电压降低到一定的值之后，差动放大器的输出电压就会开始出现偏差。
这说明差动放大器的输出电压是与输入电压的变化相对应的。
此外，我们还检测了差动放大器的输入电阻和输出电阻。
实验结果表明，输入电阻为几兆欧姆，输出电阻为几千欧姆。
7、实验感想本次差动放大器实验，使我们更加深入地了解了差动放大器的电路结构、原理和应用。
它不仅可以在现代科技产业中得到广泛的应用，还可以在日常生活中用于放大音乐、电视、电影等娱乐设备中的音频信号。
在实验过程中，我们还学习了如何搭建电路、连接电器、使用万用表和示波器等实验操作技能，使我们更加具备了解决实际问题的能力。
差动放大器的调试与测量
RC1
RB1
RL
RC2
+VCC
RB2
rs R3
ui
R4
uO
VT1
VT2
RP
RE
rs
-VEE
测量静态工作点实物连线
RW RW
测量静态工作点接通正负电源后将两端与地相短接即在ui0的情况下调节rp使uo0测量值估算值uc1uc2ue1ue2ueure调零后先测出c2两再测出各点对地的电压并与理论计算值相比较填入下表
《电气实验技术（2）》
多媒体教学
电工电子实验中心
差动放大器的调试与测量
一、实验目的
１．掌握差动放大电器的电路特点和调 试方法 ；
RL
VT1
RC2
uO VT2
RP
RE
-VEE 双端输入单端输出
+VCC
RB2
rs
+ +ui1
-
ui ui2
-+ rs
RC1
RB1
RL
uO VT1
RP
RC2
VT2
RE
-VEE
+VCC
RB2
rs ++
ui1
-
ui
-
ui2
+ -
rs
RC1
RB1
RL
uO VT1
RP
RC2
VT2
RE
-VEE
+VCC
RB2
ui=0的情况下调节RP，使Uo=0
调零后，先测出 Ic1 Ic2 ，两再测出各点对地的电压， 并与理论计算值相比较，填入下表：
测量值
U U U U C1
C2
CMOS两级运算放大器设计
CMOS两级运算放大器设计CMOS（互补金属氧化物半导体）两级运算放大器是一种常用的放大器设计，可以用于信号放大、滤波、放大器链路等应用。
本文将对CMOS两级运算放大器的设计进行详细叙述。
首先，设计CMOS差动对。
差动对由两个MOSFETs组成，其中一个为p-MOSFET，另一个为n-MOSFET。
这两个MOSFETs的栅极交叉，源极相连，并接入一个电流源。
这样可以使输入信号以差分模式进入放大器。
然后，设计CMOS差动对的偏置电路。
偏置电路主要是为了使CMOS差动对能够正常工作。
其中，主要包括两个电流源和一个电流镜。
电流源为差动对提供恒定电流，电流镜用于分配输入级和输出级的电流。
通过适当选择偏置电流的大小，可以控制放大器的增益和输出幅度。
接下来，设计中间电压增益级。
增益级主要由两个共尺极级组成，通过增加电阻、电容等元件来实现电压放大。
增益级的输出连接到输出级的输入，将中间电压信号传递到输出级进行电流差分放大。
最后，设计输出级。
输出级主要由两个MOSFETs组成，其中一个为p-MOSFET，另一个为n-MOSFET。
这两个MOSFETs的栅极相连，并连接到输入级的输出。
通过适当控制输出级电压的变化，可以实现电流信号的放大。
在CMOS两级运算放大器的设计过程中，需要考虑的因素包括放大器的增益、带宽、输入输出阻抗、偏置电流等。
根据具体的应用需求，可以平衡这些因素来进行合适的设计。
在设计完成后，需要进行电路仿真和调试。
可以使用软件工具如Spice来进行电路模拟，并根据模拟结果进行调整和优化。
在实际测试中，可以通过改变输入信号的频率和幅度，观察输出信号的响应，并与设计要求进行对比。
总结起来，CMOS两级运算放大器设计是一个复杂的过程，需要考虑多个因素，并进行合适的优化。
通过合理的设计和调试，可以获得满足设计要求的放大器电路。
差动放大器与电流镜
• 3.2 小信号分析
（忽视衬偏效应）
措施一
利用 • 计算Gm
得到，
gm1Vin/2
gm1Vin/2
gm2Vin/2
• 计算Rout M1和M2用一种RXY=2rO1,2 替代，RXY从VX抽取旳电流 以单位增益(近似)，由M3镜 像到M4。则，
若2rO1,2>>(1/gm3)||rO3, • 总增益
• 共源共栅电流镜
– 共源共栅电流镜 拟定共源共栅电流源旳偏置电压Vb，采
用共源共栅电流镜构造。 目旳是确保VY=VX。 选择(W/L)3/(W/L)0= (W/L)2/(W/L)1, 则VGS0=VGS3, VX=VY。
– 共源共栅电流镜消耗了电压余度 忽视衬偏效应且假设全部晶体管都是相同旳，则P点 所允许旳最小电压值等于
忽视二级效应
Rs＝1/gm2
令Vin2 =0, 求Vin1对Y结点旳影响： 先利用戴维南定理处理M1管 和Vin1，VT= Vin1,RT=1/gm1； 则电路等效为共栅级形式
忽视二级效应
只施加Vin1时总旳电压增益为
整顿， 同理，能够得到只施加Vin2时总旳电压增益为 应用叠加法，得到
• 措施二 （半边电路） 辅助定理：考虑图中所示旳对称电路，其中D1和D2代
忽视二级效应，此时，共模增益为：
• 电路不对称且尾电流源旳输出电阻为有限值时，输入共模 电压变化对电路旳影响：
– 电路不对称情况1：RD1=RD，RD2=RD+ΔRD，当输入端 共模发生变化，VX、VY旳变化不相等，输出端产生了 一种差动成份。
• 电路不对称情况2：M1和M2不匹配，造成流经两个 晶体管旳电流稍微不同，因而跨导不同，
– 当Vin1-Vin2变得正旳多时，ID1↑，|ID3|↑， |ID4|↑，ID2 ↓，最终造成M4进入线性 区
电阻电路中的电压放大与电流放大设计
电阻电路中的电压放大与电流放大设计在电子电路设计中，电压放大和电流放大是常见的设计需求。
电阻电路作为电子电路中最基础的元件之一，其电压放大和电流放大设计是电路设计中的重要问题。
本文将从电压放大和电流放大两个方面，探讨电阻电路的设计方法和技巧。
一、电压放大的设计电压放大是指在电路中将输入信号的电压增大到所需的输出电压水平。
在电阻电路中，常见的电压放大设计方法有以下几种：1. 噪声电阻设计噪声电阻常用于放大器电路中，通过增大电阻值可以实现更高的电压放大倍数。
在选择噪声电阻时，需要根据输入信号的频率范围和要求的增益来确定电阻值。
同时，还要考虑噪声电阻引入的噪声对信号的干扰程度。
2. 反馈网络设计反馈网络是电路中常用的放大倍数控制方法之一。
通过在电路中引入反馈路径，可以实现更精确的电压放大倍数。
在反馈网络设计中，需要根据输入信号的频率特性和要求的放大倍数来选择合适的电阻值和电容值。
3. 集电极电阻设计对于晶体管放大电路，集电极电阻是常用的电压放大设计方法之一。
通过调节集电极电阻的大小，可以控制晶体管的工作点，从而实现所需的电压放大倍数。
二、电流放大的设计电流放大是指在电路中将输入信号的电流增大到所需的输出电流水平。
在电阻电路中，常见的电流放大设计方法有以下几种：1. 电流镜设计电流镜是电路设计中常用的电流放大器件。
通过调节电流镜的尺寸和参数，可以实现所需的电流放大倍数。
在电流镜设计中，需要考虑镜像电流、偏置电流和电路温度等因素对电流放大的影响。
2. 恒流源设计恒流源是电路中常用的电流放大器件。
通过恒定输出的电流源，可以实现对输入信号电流的放大。
在恒流源设计中，需要选择合适的电阻和电压源，以实现所需的电流放大倍数。
3. 差动放大器设计差动放大器是常用的电流放大器件之一。
通过差动输入和差模输出的方式，可以实现对输入信号电流的放大。
在差动放大器设计中，需要考虑差动电阻的匹配和偏置电流的调节。
综上所述，电压放大和电流放大是电阻电路设计中的重要问题。
电流镜负载的差分放大器设计
电流镜负载的差分放大器设计摘要在对单极放大器与差动放大器的电路中，电流源起一个大电阻的作用，但不消耗过多的电压余度。
而且，工作在饱和区的MOS器件可以当作一个电流源。
在模拟电路中，电流源的设计是基于对基准电流的“复制”，前提是已经存在一个精确的电流源可以利用。
但是，这一方法可能引起一个无休止的循环。
一个相对比较复杂的电路被用来产生一个稳定的基准电流，这个基准电流再被复制，从而得到系统中很多电流源。
而电流镜的作用就是精确地复制电流而不受工艺和温度的影响。
在典型的电流镜中差动对的尾电流源通过一个NMOS镜像来偏置，负载电流源通过一个PMOS镜像来偏置。
电流镜中的所有晶体管通常都采用相同的栅长，以减小由于边缘扩散所产生的误差。
而且，短沟器件的阈值电压对沟道长度有一定的依赖性。
因此，电流值之比只能通过调节晶体管的宽度来实现。
而本题就是利用这一原理来实现的。
一、设计目标（题目）3二、相关背景知识41、单个MOSTFET的主要参数包括：4三、设计过程51、电路结构52、主要电路参数的手工推导63、参数验证（手工推导）7四、电路仿真71、NMOS特性仿真及参数推导72、PMOS特性仿真及参数推导103、最小共模输入电压仿真124、电流镜负载的差分放大器特性仿真及参数推导14五、性能指标对比18六、心得18一、设计目标（题目）电流镜负载的差分放大器设计一款差分放大器，要求满足性能指标：● 负载电容pF C L 1=● V VDD 5=● 对管的m 取4的倍数● 低频开环增益>100● GBW(增益带宽积)>30MHz● 输入共模范围>3V● 功耗、面积尽量小参考电路图如下图所示设计步骤：1、仿真单个MOS 的特性，得到某W/L 下的MOS 管的小信号输出电阻和跨导。
2、根据上述仿真得到的器件特性，推导上述电路中的器件参数。
3、手工推导上述尺寸下的差分级放大器的直流工作点、小信号增益、带宽、输入共模范围。
模电设计-电流镜负载的差分放大器
模拟集成电路课程设计报告电流镜负载的差分放大器摘要:差分放大器是最重要的电路发明之一，它可以追溯到真空管时代。
有于差动放大具有很多有用的特性，像对差模输入信号的放大作用和对共模输入信号的抑制作用，所以它已经成为当代高性能模拟电路和混合信号电路的主要选择。
电流源在差分放大器中广泛应用，电流源起一个大电阻的作用，但不消耗过多的电压余度。
在模拟电路中，电流源的设计是基于对基准电流的“复制”，稳定的基准电流则由一个相对复杂的电路来产生。
在电流镜中，只需调整MOS管的W/L就能获得不同的、精确的复制电流。
在本课程设计中，将根据典型电流镜负载差动对中，增益、带宽与MOS管W/L之间的关系，获得满足要求的放大器。
一.设计目标 ................................................................................................................................ - 1 - 二．单个MOS管的的特性 ...................................................................................................... - 2 -2.1 、NMOS特性仿真...................................................................................................... - 2 -2.2 、PMOS特性仿真 ...................................................................................................... - 4 - 三．电路设计与参数推导.......................................................................................................... - 6 -3.1电路设计：.................................................................................................................... - 6 -3.2手工推导参数................................................................................................................ - 7 - 四．差分放大器仿真 ................................................................................................................. - 9 -4.1、HSPICE仿真：......................................................................................................... - 9 -4.2、器件参数修改........................................................................................................... - 10 -4.3 仿真波形..................................................................................................................... - 12 -4.2、共模电平的范围：................................................................................................... - 13 -4.3 数据对比..................................................................................................................... - 16 -五.总结 ...................................................................................................................................... - 17 -一.设计目标设计一款差分放大器，要求满足性能指标：● 负载电容pF C L 1=● V VDD 5=● 对管的m 取4的倍数● 低频开环增益>100● GBW(增益带宽积)>30MHz● 输入共模范围>3V● 功耗、面积尽量小参考电路图：二．单个MOS管的的特性MOS管是金属(metal)—氧化物(oxid)—半导体(semiconductor)你场效应晶体管，或者称是金属—绝缘体(insulator)—半导体。
第3章电流镜与差分放大
=2.0V。开始时，我们设定 M1、M2、M3 和 M4 的栅源电压 VGS 为 1.5V，这样 VGS4 = 1.5V，并且 M4 管的源端，即 M2 管的漏端的电压为 1.5V。因为 VDS2 = 1.5V，并
3.4.3 差分放大器的小信号模型分析 .................................................................. 49
1. 差模小信号输入分析................................................................................... 50
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且 VGS2-VTn=0.5V，因此 VDS2>VDS,SAT2。注意 VDS,SAT4 也是 0.5V，M4 管的源端电压 为 1.5V，因此 M4 管的漏端电压必须大于 2.0V，以保证 M4 管工作在饱和区。虽 然以上的设定有任意性，但可作为设计电流源的开始条件。
以下计算 M1 和 M3 管的宽长比，并在 VGS=1.5V 条件下，产生 IREF =10μA 的电 流。忽略背栅效应的条件下，可得：
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需要保证式（3-1）中各项参数在工艺条件、电源电压和温度有变化时没有变化。但实际上 随着工艺的进步，集成电路工艺进入超深亚微米工艺后，器件参数的变化对器件性能的影 响越来越大[5-7]。另外，式（3-1）中的 MOS 管栅压 VGS 也希望是一个不受环境温度和电源 电压影响的稳定的电压值，因此需要用带隙电压基准源（详见第 8 章），同时需要在设计时 注意偏置电压的金属走线不受周围电路走线的干扰[2]。由于以上原因集成电路中一般不直 接采用通过基准电压源产生电流源的方法，而是设计独立的精确参考电流源 IREF（详见第 9 章），并将精确电流源进行复制，产生电流源和电流阱。