CMOS运算放大器报告
《2024年CMOS高性能运算放大器研究与设计》范文
《CMOS高性能运算放大器研究与设计》篇一一、引言随着集成电路技术的飞速发展，CMOS（互补金属氧化物半导体）高性能运算放大器在电子系统中的应用越来越广泛。
其高精度、低噪声、低功耗等特性使得它在信号处理、数据采集、通信等领域发挥着重要作用。
因此，对CMOS高性能运算放大器的研究与设计具有重要的理论意义和实际应用价值。
二、CMOS运算放大器的基本原理CMOS运算放大器是一种基于CMOS工艺的放大器，其基本原理是利用CMOS管的电压控制电流特性，将输入信号进行放大并输出。
CMOS运算放大器具有高输入阻抗、低输出阻抗、低噪声、低失真等优点，因此在各种电路中得到了广泛应用。
三、高性能CMOS运算放大器的设计要求高性能CMOS运算放大器的设计要求主要包括以下几个方面：1. 高增益：放大器应具有较高的增益，以保证信号的放大效果。
2. 低噪声：放大器的噪声应尽可能低，以保证信号的信噪比。
3. 高精度：放大器的精度应满足应用需求，以保证信号的准确性。
4. 低功耗：在保证性能的前提下，应尽可能降低功耗，以延长电池寿命或减少散热需求。
5. 稳定性：放大器应具有良好的稳定性，以避免自激振荡等问题。
四、CMOS高性能运算放大器的设计方法CMOS高性能运算放大器的设计方法主要包括以下几个方面：1. 选择合适的CMOS工艺：根据应用需求选择合适的CMOS 工艺，以保证器件的性能和可靠性。
2. 设计合理的电路结构：根据设计要求，设计合理的电路结构，包括输入级、输出级、中间级等。
3. 优化电路参数：通过优化电路参数，如增益、带宽、相位裕度等，以提高放大器的性能。
4. 采用低噪声设计技术：采用低噪声设计技术，如噪声匹配、噪声整形等，以降低放大器的噪声。
5. 仿真与测试：通过仿真与测试，验证设计方案的正确性和可行性。
五、CMOS高性能运算放大器的实例设计以一款二阶CMOS运算放大器为例，介绍其设计过程。
首先，根据应用需求确定放大器的性能指标，如增益、带宽、噪声等。
《2024年CMOS高性能运算放大器研究与设计》范文
《CMOS高性能运算放大器研究与设计》篇一一、引言随着电子技术的飞速发展，运算放大器（Op-Amp）在信号处理和数据分析中的应用越来越广泛。
在众多类型的运算放大器中，CMOS（互补金属氧化物半导体）高性能运算放大器因其低功耗、高速度和高精度的特性而备受关注。
本文旨在研究并设计一款CMOS高性能运算放大器，以适应现代电子系统的需求。
二、CMOS运算放大器的基本原理与特点CMOS运算放大器利用互补金属氧化物半导体技术，通过P 型和N型晶体管的组合，实现高精度、低噪声和低功耗的信号处理。
其基本原理是通过差分输入和共源共栅放大的方式，实现信号的放大和传输。
CMOS运算放大器具有以下特点：1. 高精度：由于采用差分输入方式，CMOS运算放大器具有较高的共模抑制比（CMRR），能够有效抑制共模噪声。
2. 低噪声：CMOS器件的噪声性能优异，能够满足低噪声信号处理的需求。
3. 低功耗：CMOS器件具有较低的电压摆幅和较低的静态电流，从而实现低功耗设计。
三、高性能CMOS运算放大器的设计要求为了满足现代电子系统的需求，高性能CMOS运算放大器的设计应遵循以下要求：1. 宽动态范围：能够处理大信号输入范围，并保持较高的增益和精度。
2. 高带宽：具备较快的响应速度，以适应高速信号处理的需求。
3. 低噪声：在保持高增益的同时，尽可能降低噪声性能，提高信噪比。
4. 低功耗：在保证性能的前提下，尽可能降低功耗，延长电池使用寿命。
四、CMOS高性能运算放大器的设计方法针对上述设计要求，本文提出以下设计方法：1. 优化电路结构：采用差分输入、共源共栅放大的电路结构，提高电路的对称性和稳定性。
同时，通过优化晶体管尺寸和偏置电流，提高电路的增益和带宽。
2. 降低噪声性能：通过优化电路布局、减小晶体管失配以及采用低噪声器件等方法，降低电路的噪声性能。
3. 降低功耗：采用低电压摆幅和低静态电流的设计方法，降低电路的功耗。
同时，通过优化偏置电路和电源管理策略，进一步提高功耗性能。
低噪声高增益CMOS运算放大器设计的开题报告
低噪声高增益CMOS运算放大器设计的开题报告一、选题背景作为模拟电路中的一种重要电路，运算放大器具有很广泛的应用，被用于模拟信号的增益、滤波、混频、反相、微分和积分等处理。
在实际生产中，为了满足高质量、低功耗、小尺寸等需求，人们对运算放大器提出了更高的要求。
因此，本次设计将着重研究低噪声高增益CMOS 运算放大器的设计。
二、研究目的本次设计旨在设计一种低噪声高增益的CMOS运算放大器，使其具有以下特点：1. 低噪声2. 高增益3. 低功耗4. 小尺寸三、研究内容1. 分析低噪声高增益CMOS运算放大器设计的一般流程；2. 选择适合的MOS管工作状态，设计适合的偏置电路，优化电路增益和带宽；3. 利用MOS管的退化器原理，抑制共模干扰；4. 采用差分对和共模反馈，进一步降低噪声和增加增益；5. 综合以上措施，得到一种低噪声高增益CMOS运算放大器。
四、研究方法1. 对CMOS工艺进行分析，确定工作电压、电路结构和器件尺寸等参数；2. 选择合适的偏置电路，确定运算放大器工作点；3. 采用差分对和共模反馈技术，设计运算放大器电路；4. 通过仿真软件对设计的运算放大器进行仿真；5. 制作芯片并进行测试。
五、预期成果设计完成后，应该能够得到一种低噪声高增益CMOS运算放大器，具有以下特点：1. 低噪声2. 高增益3. 低功耗4. 小尺寸六、可行性分析本设计采用现有的CMOS工艺，通过分析和优化设计方法，针对低噪声高增益的要求，选用合适的器件尺寸和工作电压，经过仿真与验证后可以得到预期成果。
七、进度计划第1-2周：研究并确定设计方案第3-4周：仿真设计，优化电路结构第5-6周：制作芯片并进行测试第7周：数据处理与结果分析第8周：撰写完结论，准备答辩材料八、参考文献[1] Gray P，Hurst P.J，Lewis S.H，et al.亚微米精度的模拟集成电路设计原理 [M]。
俞学礼等杨晶坚译。
北京:科学出版社，2000。
CMOS高性能运算放大器研究与设计
CMOS高性能运算放大器研究与设计摘要：本文针对CMOS高性能运算放大器的研究与设计进行了探讨。
首先介绍了运算放大器的概念及其在集成电路中的重要性。
随后分析了CMOS技术在运算放大器设计中的优势与挑战。
接着详细讨论了运算放大器的基本电路结构，并针对不同参数要求进行了优化设计。
最后，通过仿真和实验验证了设计的可行性和性能。
一、引言运算放大器（Operational Amplifier，简称Op Amp）是集成电路中一种非常重要的器件。
它具有高增益、高输入阻抗和低输出阻抗等特点，在模拟信号处理、电压比较和滤波等应用中起着关键作用。
随着集成电路技术的发展，CMOS技术成为制作运算放大器的主流方法，其功耗低、噪声小、工艺成熟等优势使得CMOS运算放大器被广泛应用于各种电子系统中。
二、CMOS技术在运算放大器设计中的优势与挑战CMOS技术在运算放大器设计中具有以下优势：首先，它可以实现低功耗设计，适用于电池供电的便携设备；其次，CMOS工艺具有较高的集成度和可靠性，能够实现多功能集成电路的设计；另外，CMOS工艺可实现高增益和高输入阻抗，使得运算放大器在模拟电路中的应用更加广泛。
然而，CMOS技术在运算放大器设计中也面临一些挑战。
首先是增益带宽积（GBW）的限制，由于工艺和电源电压的限制，CMOS运算放大器的GBW相对较低。
此外，温度对CMOS器件的影响较大，容易引起性能参数的变化。
因此，为了提高CMOS运算放大器的性能，需要进行精确的电路设计和优化。
三、CMOS运算放大器的基本电路结构CMOS运算放大器的基本电路结构包括差分放大器和输出级。
差分放大器用于放大输入信号，并实现电路的增益特性，而输出级则用于驱动负载。
差分放大器由一个共模抑制电路、输入级和中间级组成。
其中，共模抑制电路可以有效降低共模信号的干扰，保证运算放大器的差模增益。
输入级则起到放大信号的作用，中间级则用于增大电压幅度。
四、运算放大器设计的优化方法在设计CMOS运算放大器时，需要根据具体应用的要求进行参数优化。
CMOS两级运算放大器-设计分析报告
CMOS两级运算放大器-设计报告————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：CMOS两级运算放大器设计及仿真实验报告班级：学号：姓名：日期：一、运算放大器设计简介运算放大器是许多模拟及数模混合信号系统中一个十分重要的部分。
各种不同复杂程度的运放被用来实现各种功能：从直流偏置的产生到高速放大或滤波。
运算放大器的设计可分为两个步骤。
第一步是选择或搭建运放的基本结构，绘出电路结构草图。
确定好的电路结构不能轻易修改。
运算放大器的电路结构确定之后需要选择直流电流，手工设计管子尺寸，以及设计补偿电容等关键参数。
为了满足运放的交流和直流需要，所有管子必须设计出合适尺寸。
在手工计算的基础上，运用CandenceVirtuoso电路设计软件进行图形绘制，参数赋值，仿真分析。
在分析仿真结果的基础上判断电路是否符合设计要求。
若不符合，再回到手工计算，调试电路。
二、设计目标电路参数要求：(1)直流或低频时的小信号差模电压增益Avd = 4000V/V(72dB)(2)增益带宽积GBW = 10MHz(3)输入共模电压范围Vcm,min = 0.4V，Vcm,max = 1.5V(4)输出电压摆幅0.2V < Vout < 1.5V(5)相位裕度PM = 60(6)负载电容CL = 1pF(7)电源电压VDD = 1.8V使用CMOS-90nm工艺库。
三、电路设计1.电路结构最基本的CMOS二级密勒补偿运算跨导放大器的结构如下图所示。
主要包括四大部分：第一级双端输入单端输出差分放大级、第二级共源放大级、直流偏置电路及密勒补偿电路。
2.电路描述输入级放大电路由PM0、PM2、NM1、NM3组成，其中PM0与PM2组成电流源偏置电路，NM1与NM3组成差分放大电路，输入端分别为IN1和IN2，单端输出。
如下图所示。
输出级放大电路由PM1和NM4组成，其中PM1为共源放大级电路，NM4为电流源偏置电路。
CMOS高性能运算放大器研究与设计
CMOS高性能运算放大器研究与设计一、本文概述随着现代电子技术的飞速发展，高性能运算放大器（Operational Amplifier，简称运放）作为电子系统的核心元件，其性能对整个系统的性能有着至关重要的影响。
特别是互补金属氧化物半导体（CMOS）技术下的高性能运算放大器，因其低功耗、高集成度、优良的温度稳定性和较小的噪声特性等优点，在模拟信号处理、通信、医疗仪器、测试测量等领域有着广泛的应用。
本文旨在深入研究CMOS高性能运算放大器的设计与实现技术，分析影响其性能的关键因素，探索提升性能的有效方法。
文章将首先回顾CMOS运算放大器的发展历程，分析其基本工作原理和性能指标。
然后，将重点探讨CMOS高性能运算放大器的电路设计技术，包括输入级、中间级、输出级和偏置电路等关键部分的设计原则和实现方法。
文章还将讨论CMOS运算放大器的噪声优化、功耗优化和稳定性提升等关键技术，并给出具体的设计实例和实验结果。
本文的目标是为CMOS高性能运算放大器的设计者提供一套完整的设计理念和方法论，帮助他们在满足性能要求的实现更低的功耗、更小的面积和更高的可靠性。
也希望通过本文的研究，能够为CMOS 运算放大器的发展和应用提供新的思路和方向。
二、CMOS运算放大器的基本原理运算放大器（Operational Amplifier，简称Op-Amp）是一种广泛应用于模拟信号处理电路中的核心元件，它能在宽频率范围内提供高放大倍数、高输入阻抗和低输出阻抗。
CMOS（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）运算放大器则是以CMOS工艺制造的运算放大器，具有低功耗、低噪声和高集成度等优点，因此在现代电子系统中得到了广泛应用。
CMOS运算放大器的基本原理主要基于差动放大电路和反馈网络。
差动放大电路由两个结构相同、性能对称的晶体管构成，通过差分输入信号控制两个晶体管的导通程度，从而实现信号的放大。
CMOS高性能运算放大器研究与设计
CMOS高性能运算放大器研究与设计CMOS高性能运算放大器研究与设计摘要：运算放大器(Operational Amplifier, 简称Op-Amp)作为模拟电路设计中重要的基础器件之一，在信号处理和电路控制中发挥着重要作用。
本文针对CMOS高性能运算放大器进行了深入的研究和设计，旨在提高其性能指标，以满足当前高速高精度模拟电路设计的需求。
1. 引言随着科技的不断发展，模拟电路的应用范围越来越广泛。
而运算放大器作为模拟电路中重要的核心器件之一，能够对输入信号进行放大、滤波、整形等各种处理，被广泛应用于滤波器、功率放大器、传感器信号处理等领域。
CMOS技术作为当前集成电路设计中主流技术，具有高集成度、低功率消耗等优势，因此使用CMOS工艺实现高性能运算放大器成为了研究的热点。
2. CMOS运算放大器的基本结构CMOS运算放大器主要由差分对和级联放大器组成。
其中，差分对由两个相对副输入端的输入晶体管和两个负载电阻组成，起到输入信号的差分放大作用。
级联放大器由若干个共源共栅放大器级联组成，主要负责增益放大。
3. 高性能运算放大器的性能指标高性能运算放大器的性能指标包括增益、带宽、输入输出阻抗、共模抑制比、失调电压等。
为了提高运算放大器的性能，需要在设计过程中对这些参数进行优化。
4. 运算放大器的失调问题及校正方法在实际应用中，由于工艺制程等因素的不确定性，运算放大器存在失调问题，即输入零点漂移、增益漂移等。
为了解决这些问题，研究人员提出了多种校正方法，如自校正技术、校正电路等。
5. 带宽增强技术带宽是运算放大器的另一个重要性能指标，直接影响其高频响应能力。
为了增强运算放大器的带宽，可以采用多级放大器结构、瞬态电流技术等方法。
6. 降低功耗的技术随着电池技术的发展，对于功耗的要求越来越高。
为了降低运算放大器的功耗，可以采用互补折叠差分电流源技术、动态偏置电流源技术等方法。
7. CMOS运算放大器的应用CMOS高性能运算放大器在模拟电路设计中具有广泛的应用，如滤波器、传感器信号处理、音频放大器等。
《2024年CMOS高性能运算放大器研究与设计》范文
《CMOS高性能运算放大器研究与设计》篇一一、引言随着集成电路技术的飞速发展，CMOS（互补金属氧化物半导体）高性能运算放大器在电子系统中的应用越来越广泛。
其性能的优劣直接影响到整个电路系统的性能。
因此，对CMOS高性能运算放大器的研究与设计显得尤为重要。
本文将介绍CMOS高性能运算放大器的研究背景、意义以及设计方法和关键技术。
二、CMOS高性能运算放大器的研究背景与意义CMOS运算放大器作为一种核心的模拟电路元件，具有低噪声、高精度、低功耗等优点，广泛应用于各种电子设备中。
随着科技的发展，对运算放大器的性能要求越来越高，如更高的增益、更低的噪声、更快的响应速度等。
因此，研究与设计CMOS高性能运算放大器对于提高电子设备的性能、推动科技进步具有重要意义。
三、CMOS高性能运算放大器的设计方法1. 拓扑结构选择：选择合适的拓扑结构是设计高性能CMOS 运算放大器的关键。
常见的拓扑结构包括套筒式、折叠式、差分式等。
根据应用需求，选择合适的拓扑结构以实现所需的性能指标。
2. 参数设计：在确定拓扑结构后，需要进行参数设计。
包括确定放大器的增益、带宽、噪声等性能参数。
这些参数的合理设计将直接影响放大器的性能。
3. 电路仿真与优化：利用电路仿真软件对设计进行仿真，验证设计的可行性和性能。
根据仿真结果，对电路进行优化，以提高性能指标。
4. 版图设计与验证：将电路设计转化为版图，并进行验证。
在版图设计中，需要考虑工艺、布局、走线等因素，以确保最终产品的性能。
四、关键技术1. 低噪声设计：降低噪声是提高CMOS运算放大器性能的重要手段。
通过优化电路结构、采用低噪声器件、降低电源电压等方法，可以有效降低噪声。
2. 高增益设计：高增益是CMOS运算放大器的关键性能指标之一。
通过优化电路拓扑、采用增益提升技术等方法，可以提高放大器的增益。
3. 高速响应设计：为了提高响应速度，需要降低电路的寄生电容和电阻。
通过优化电路布局、采用高速器件等方法，可以降低寄生参数，提高响应速度。
CMOS两级运算放大器设计报告
CMOS两级运算放大器设计报告CMOS两级运算放大器设计及仿真实验报告班级：学号：姓名：日期：一、运算放大器设计简介运算放大器是许多模拟及数模混合信号系统中一个十分重要的部分。
各种不同复杂程度的运放被用来实现各种功能：从直流偏置的产生到高速放大或滤波。
运算放大器的设计可分为两个步骤。
第一步是选择或搭建运放的基本结构，绘出电路结构草图。
确定好的电路结构不能轻易修改。
运算放大器的电路结构确定之后需要选择直流电流，手工设计管子尺寸，以及设计补偿电容等关键参数。
为了满足运放的交流和直流需要，所有管子必须设计出合适尺寸。
在手工计算的基础上，运用CandenceVirtuoso电路设计软件进行图形绘制，参数赋值，仿真分析。
在分析仿真结果的基础上判断电路是否符合设计要求。
若不符合，再回到手工计算，调试电路。
二、设计目标电路参数要求：(1)直流或低频时的小信号差模电压增益Avd = 4000V/V(72dB)(2)增益带宽积GBW = 10MHz(3)输入共模电压范围Vcm,min = 0.4V，Vcm,max = 1.5V(4)输出电压摆幅0.2V < Vout < 1.5V(5)相位裕度PM = 60(6)负载电容CL = 1pF(7)电源电压VDD = 1.8V使用CMOS-90nm工艺库。
三、电路设计1.电路结构最基本的CMOS二级密勒补偿运算跨导放大器的结构如下图所示。
主要包括四大部分：第一级双端输入单端输出差分放大级、第二级共源放大级、直流偏置电路及密勒补偿电路。
2.电路描述输入级放大电路由PM0、PM2、NM1、NM3组成，其中PM0与PM2组成电流源偏置电路，NM1与NM3组成差分放大电路，输入端分别为IN1和IN2，单端输出。
如下图所示。
输出级放大电路由PM1和NM4组成，其中PM1为共源放大级电路，NM4为电流源偏置电路。
如下图所示。
电流源偏置电路由NM0、NM2与NM4组成，其中NM0接偏置电流源，电流源电流为30uA。
《CMOS》Project报告参考模板
《CMOS模拟集成电路设计》---项目设计CMOS模拟二级运算放大器设计一.项目需求分析与方案论证运算放大器，简称运放，是模拟电路中最为通用和基础的模块。
运放一般由几部分构成，包括输入级、中间级、输出级和偏置电路。
单级放大器中由输出管产生的小信号电流直接流过输出阻抗，因此单级放大电路增益被抑制在放大管的跨导与输出阻抗的乘积。
在单级放大器中，增益是与输出摆幅是相矛盾的，为了缓解这种矛盾引进了两级运放，两级运放可以同时实现高增益和较大的输出摆幅。
在两级运放中将这两点各在不同级实现。
本项目运用的是二级运放来实现，其中大的增益靠第一级与第二级的级联而组成，而大的输出电压范围靠第二级共源放大器来实现。
表1 设计目标和性能参数要求本项目选用的是LEVEL 1 SPICE参数模型本项目所使用二级放大器电路图如下：VDD图1 二级放大器电路图其中输入级放大电路由 M1～M5 组成，M1 和M2 组成PMOS 差分输入对，差分输入与单端输入相比可以有效抑制共模信号干扰；M3、M4 电流镜为有源负载；M5 为第一级提供恒定偏置电流。
输出级放大电路由M6、M7 组成，M6 为共源放大器，M7 为其提供恒定偏置电流同时作为第二级输出负载，相位补偿电路由Cc 构成，电容Cc 接在第二级输入输出之间，构成密勒补偿。
二. 项目详细设计1、 静态分析分别分析M1-M8 管：1）对M1、M2 管有：min .CM in V V =时，M1 管也必须工作在饱和区（对一个MOS 管， 它处于饱和工作区的电压条件是：T gs ds V V V -≥ 从而可以推出以下不等式条件SS Tp CM OX n V V V W C I I --≤min ,3312μ2）对M3、M4 管，因为M3 的G 、D 端互连，保证了M3 管永远工作在饱和区中。
而M4 管和M3 管完全对称，而且电流相等，从而也就保证了M4 管工作在饱和 区中。
3）对M5 管：分析可知，若5d V 太大，则5sd V 减小，则M5 管将落入线性工作区。
CMOS高性能运算放大器研究与设计
CMOS高性能运算放大器研究与设计摘要：本文针对CMOS高性能运算放大器进行了研究与设计。
首先介绍了运算放大器的基本原理和特性，然后详细讨论了CMOS运算放大器的设计方法。
接着通过数值模拟和优化方法，设计了一个高性能的CMOS运算放大器电路。
最后通过实验验证了设计的性能指标，并进行了评估和分析。
1. 引言CMOS运算放大器是现代集成电路中广泛应用的基础电路之一。
它具有高增益、宽带宽、低功耗和低噪声等优点，广泛应用于模拟信号处理、滤波器、高速数据转换等领域。
本文旨在研究和设计一种高性能的CMOS运算放大器电路，以提高放大器在各种应用场景下的性能和可靠性。
2. 运算放大器的基本原理和特性运算放大器是一种具有差分放大和反馈控制功能的电路。
它有一个非常高的开环增益，同时还具有输入阻抗高、输出阻抗低、带宽宽、线性度好等特点。
运算放大器一般由差分输入级、放大输出级和反馈网络组成。
差分输入级负责将输入信号进行差分放大，放大输出级则将差分放大后的信号进行进一步放大并输出。
反馈网络则用于控制放大器的增益和频率特性，以达到设计要求。
3. CMOS运算放大器的设计方法CMOS运算放大器的设计方法通常包括电流镜布置、共模反馈、差动对称、功率效率等方面。
其中电流镜布置是CMOS运算放大器设计的关键。
通过合理设计电流镜，可以提高运算放大器的增益和频率响应。
共模反馈则可以降低共模噪声，提高放大器的共模抑制比。
差动对称设计可有效减小非线性失真，提高放大器的线性度。
功率效率则可以实现低功耗设计，提高放大器的效能。
4. 高性能CMOS运算放大器电路的设计在本研究中，通过使用Advanced Design System (ADS)进行大规模电路仿真和优化，设计了一种高性能的CMOS运算放大器电路。
采用双折叠式差动对称电路结构，增强了电路的共模抑制能力和线性度。
引入共模反馈电路，降低了共模噪声，并改善了电路的稳定性和可靠性。
通过优化电流镜和差分输入级结构，提高了电路的增益和带宽。
CMOS运算放大器报告
集成电路设计实验报告CMOS运算放大器设计班级11电子A班姓名葛坤学号1115102016教师程梦璋华侨大学电子工程系目录一、运算放大器 (1)二、电路结构分析 (2)2.1、小信号等效电路 (2)2.2、直流开环电压增益 (2)2.3、输入输出电压传输方程 (3)2.4、电路的零极点 (4)2.5、小信号带宽 (4)2.6、共模抑制比 (5)三、电路参数设计 (5)3.1、运算放大器的手工计算 (5)3.2、验证手工计算的运放主要参数 (7)四、仿真结果与分析 (8)1、运放的输入失调电压仿真 (9)2、运放的共模输入范围 (10)3、运放的输出电压摆幅特性 (10)4、运放的小信号相频和幅频特性 (11)5、运放的静态功耗 (13)6、运放的转换速率分析 (13)7、运放的共模抑制比分析 (14)8、运放的电源电压抑制比分析 (14)9、运放各器件仿真结果和手算结果对比 (15)一、运算放大器运算放大器是模拟集成电路设计中的基本电路模块，图1.1所示的是一个电容性负载的两级CMOS 基本差分运算放大器，其中，Part1为运算放大器的电流镜偏置电路；Part2为运算放大器的第一级放大器；Part3为运算放大器的第二级放大器。
第一级放大器为标准基本差分运算放大器，第二级放大器为PMOS 管作为负载的NMOS 共源放大器。
为了运算放大器的工作稳定性，在第一级放大器和第二级放大器之间采用补偿网络来消除第二个极点对低频放大倍数、单位增益带宽和相位裕度的影响。
在运算放大器的电路结构图中，M 1，M 2，M 3，M 4，M 5构成PMOS 对管作为差分输入对，NMOS 电流镜作为输入对管负载，尾电流控制差分输入对的标准基本差分运算放大器；M 6，M 7构成以PMOS 管作为负载的NMOS 共源放大器；M 14（工作在线性区）和电容C C 构成运算放大器的第一级和第二级放大器之间的补偿网络；M 9～M 13以及R 1组成运算放大器的偏置电路。
CMOS高性能运算放大器研究与设计
CMOS高性能运算放大器研究与设计CMOS高性能运算放大器研究与设计引言：随着科技的不断进步和应用的广泛推广，运算放大器（Operational Amplifier，简称Op-Amp）作为一种重要的模拟电路器件，得到了广泛的关注和应用。
CMOS （Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）技术由于其功耗低、集成度高等优势，被广泛应用于运算放大器的研究和设计中。
本文将介绍CMOS高性能运算放大器的研究与设计，主要包括运算放大器的基本原理、运算放大器的基本电路结构、CMOS技术的特点和优势、CMOS高性能运算放大器的设计方法和优化技术等方面。
一、运算放大器的基本原理运算放大器是一种特殊的差动放大器，它能够实现电压放大、电流放大、功率放大等功能。
运算放大器有两个输入端，一个非反相输入端和一个反相输入端；有一个输出端和一个电源端，电源端一般有正电源和负电源两个。
在理想情况下，运算放大器具有无限的增益、无限的输入阻抗和零的输出阻抗。
但实际情况下，由于运算放大器的内部结构等因素的限制，无法完全满足理想的条件。
因此，在运算放大器的设计中，需要考虑如何提高增益、输入阻抗和输出阻抗等性能指标。
二、运算放大器的基本电路结构运算放大器的基本电路结构由差动放大器、电压放大器和输出级组成。
差动放大器用于实现输入信号的差分放大，电压放大器用于实现信号的放大，输出级用于驱动负载电阻。
差动放大器由两个晶体管组成，一个晶体管作为非反相输入端，另一个晶体管作为反相输入端。
通过调节两个晶体管的尺寸比例，可以实现不同的放大倍数。
电压放大器由级联的共源放大器组成，通过逐级放大，实现信号的放大。
输出级由差分放大器和输出级筛选电路组成，通过差分放大器将信号转化为可驱动负载电阻的电流信号，再经过输出级筛选电路，将电流信号转化为电压信号。
三、CMOS技术的特点和优势CMOS技术是一种基于金属-氧化物-半导体（MOS）结构的半导体制造技术。
《2024年CMOS高性能运算放大器研究与设计》范文
《CMOS高性能运算放大器研究与设计》篇一一、引言随着微电子技术的快速发展，CMOS（互补金属氧化物半导体）技术已成为现代集成电路设计的主流技术。
运算放大器（Op-Amp）作为电子系统中的关键组件，其性能的优劣直接影响到整个系统的性能。
因此，对CMOS高性能运算放大器的研究与设计具有重要的实际应用价值。
本文将重点研究CMOS高性能运算放大器的设计原理、性能优化以及实际应用。
二、CMOS运算放大器的基本原理CMOS运算放大器是一种利用CMOS工艺制造的模拟电路器件，具有高精度、低噪声、低功耗等优点。
其基本原理是通过差分输入、差分输出以及电压增益等方式实现信号的放大和处理。
CMOS运算放大器的核心部分是差分对管和反馈网络，通过合理的电路设计和参数优化，可以实现高性能的运算放大器。
三、CMOS高性能运算放大器的设计1. 电路结构设计：CMOS高性能运算放大器的电路结构设计是关键。
在设计中，需要考虑差分对管的匹配性、反馈网络的稳定性以及噪声的抑制等因素。
常用的电路结构包括折叠式共源共栅结构、套筒式结构等。
这些结构在实现高电压增益的同时，还需要考虑功耗、噪声等性能指标的优化。
2. 参数优化：在CMOS高性能运算放大器的设计中，参数优化是必不可少的环节。
通过对差分对管的尺寸、偏置电流、反馈网络的电阻值等参数进行优化，可以提高运算放大器的性能。
此外，还需要考虑电路的匹配性、温度稳定性等因素，以确保运算放大器在不同条件下的性能稳定性。
3. 工艺选择：CMOS工艺的选择对运算放大器的性能有着重要影响。
在设计中，需要根据实际需求选择合适的工艺，如特征尺寸、阈值电压等。
同时，还需要考虑工艺的成熟度、生产成本等因素。
四、性能优化1. 增益与带宽：为了提高CMOS高性能运算放大器的性能，需要优化其增益和带宽。
通过合理的电路设计和参数优化，可以提高运算放大器的增益，同时保证足够的带宽以满足实际应用需求。
2. 噪声抑制：噪声是影响CMOS运算放大器性能的重要因素之一。
《2024年CMOS高性能运算放大器研究与设计》范文
《CMOS高性能运算放大器研究与设计》篇一一、引言随着微电子技术的飞速发展，CMOS（互补金属氧化物半导体）技术因其低功耗、高集成度等优势，在集成电路领域得到了广泛应用。
运算放大器（OpAmp）作为电子系统中的关键组件，其性能的优劣直接影响到整个系统的性能。
因此，对CMOS高性能运算放大器的研究与设计显得尤为重要。
本文将介绍CMOS高性能运算放大器的研究背景、设计原理以及具体实现过程。
二、研究背景及意义在集成电路中，运算放大器作为信号处理的核心部分，其带宽、增益、噪声、失真等性能参数直接决定了系统的性能。
特别是在通信、医疗、工业控制等领域，高性能的运算放大器更是不可或缺。
CMOS技术因其低功耗、高集成度等优势，在运算放大器的实现中得到了广泛应用。
因此，研究与设计CMOS高性能运算放大器，对于提高电子系统的性能、降低功耗、提高集成度具有重要意义。
三、设计原理CMOS高性能运算放大器的设计主要涉及电路拓扑、器件选择、参数优化等方面。
首先，根据应用需求，确定运算放大器的性能指标，如增益、带宽、噪声等。
然后，选择合适的CMOS工艺和器件，设计出满足性能指标的电路拓扑。
在电路设计中，需要考虑到器件的匹配性、噪声性能、温度稳定性等因素。
此外，还需要对电路进行仿真验证，确保其性能符合设计要求。
四、具体实现过程1. 器件选择：根据应用需求和CMOS工艺特点，选择合适的器件类型和尺寸。
例如，选择低噪声的晶体管、高精度的电阻等。
2. 电路拓扑设计：根据性能指标和器件特性，设计出满足要求的电路拓扑。
常见的CMOS运算放大器电路包括差分输入级、增益级、输出级等部分。
3. 参数优化：在电路设计中，需要对各项参数进行优化，如增益、带宽、噪声等。
这需要通过仿真验证和实验测试，不断调整电路参数，以达到最佳性能。
4. 版图设计：将电路设计转化为实际的芯片版图，考虑到器件的布局、连接方式等因素。
5. 测试与验证：将芯片制作完成后，进行测试与验证。
《2024年CMOS高性能运算放大器研究与设计》范文
《CMOS高性能运算放大器研究与设计》篇一一、引言运算放大器（Op Amp）作为电子电路中的重要元件，被广泛应用于信号处理、模拟电路以及数据采集系统中。
CMOS技术因其高集成度、低功耗、良好的噪声性能等特点，在运算放大器的设计和制造中占有重要地位。
本文将详细探讨CMOS高性能运算放大器的设计原理、方法及其实验结果。
二、CMOS运算放大器的基本原理CMOS运算放大器主要由差分输入对、电流镜、输出级等部分组成。
其基本原理是通过差分输入对实现信号的放大和传输，利用电流镜实现电流的匹配和稳定，最终通过输出级将信号输出。
CMOS运算放大器具有高开环增益、低噪声、低失真等优点，因此在各种电子系统中得到广泛应用。
三、设计方法1. 差分输入对设计：差分输入对是CMOS运算放大器的核心部分，其性能直接影响到整个放大器的性能。
设计时需考虑输入阻抗、增益、带宽等参数，以及输入对的匹配和噪声性能。
2. 电流镜设计：电流镜用于实现电流的匹配和稳定，其设计需考虑电流增益、匹配精度和稳定性等因素。
采用适当的设计方法和工艺技术，可提高电流镜的性能。
3. 输出级设计：输出级负责将信号输出到外部电路。
设计时需考虑输出阻抗、驱动能力、带宽等因素，同时要保证输出级的线性度和稳定性。
4. 版图设计：版图设计是CMOS运算放大器设计的重要环节。
在版图设计中，需考虑器件的布局、连线、噪声等因素，以优化芯片性能。
四、实验结果与分析本文通过仿真和实际制作，对CMOS高性能运算放大器进行了测试和分析。
实验结果表明，所设计的运算放大器具有高开环增益、低噪声、低失真等优点，满足实际应用的需求。
同时，通过对版图设计的优化，有效降低了芯片的噪声和失真，提高了芯片的性能。
五、结论本文研究了CMOS高性能运算放大器的设计原理和方法，并通过仿真和实际制作进行了测试和分析。
实验结果表明，所设计的运算放大器具有优异的性能，可满足实际应用的需求。
同时，本文的研究也为CMOS运算放大器的设计和制造提供了有益的参考和指导。
《2024年CMOS高性能运算放大器研究与设计》范文
《CMOS高性能运算放大器研究与设计》篇一一、引言运算放大器（OpAmp）在各种电子设备中起着关键作用，尤其在信号处理和数据分析中。
随着科技的发展，对运算放大器的性能要求也越来越高。
CMOS（互补金属氧化物半导体）技术因其低功耗、高集成度等优点，在高性能运算放大器的设计中得到了广泛应用。
本文将探讨CMOS高性能运算放大器的研究与设计。
二、CMOS运算放大器的基本原理CMOS运算放大器主要由差分输入对、电流镜、输出级等部分组成。
其基本原理是通过差分输入对接收输入信号，利用电流镜进行电流放大，最后由输出级输出放大的信号。
CMOS技术由于其特殊的结构，能够提供较高的增益、低噪声以及优秀的线性度。
三、CMOS高性能运算放大器的设计要求设计高性能的CMOS运算放大器，需要满足以下几个要求：1. 高增益：保证信号在传输过程中的损失最小。
2. 低噪声：减小信号的干扰，提高信噪比。
3. 高线性度：保证信号在放大过程中不失真。
4. 低功耗：在保证性能的同时，尽量降低功耗。
5. 高集成度：适应现代电子设备小型化的趋势。
四、CMOS高性能运算放大器的设计方法1. 差分输入对的设计：选择合适的晶体管尺寸和偏置电流，以提高输入差分对的跨导和带宽。
2. 电流镜的设计：采用电流镜结构，以实现电流的精确复制和放大。
3. 输出级的设计：选择合适的负载电容和输出级晶体管，以提高输出驱动能力和带宽。
4. 电路的优化：通过调整电路的偏置电压和反馈网络，优化电路的性能。
五、CMOS高性能运算放大器的实现与测试根据上述设计要求和方法，我们设计了一款CMOS高性能运算放大器。
通过仿真和实际测试，该放大器具有高增益、低噪声、高线性度等特点，且功耗较低，符合设计要求。
此外，我们还对该放大器进行了长期稳定性的测试，证明了其良好的可靠性和稳定性。
六、结论本文对CMOS高性能运算放大器的研究与设计进行了探讨。
通过了解其基本原理、设计要求、设计方法以及实现与测试，我们可以看到CMOS技术在高性能运算放大器设计中的优势。
CMOS高性能运算放大器研究与设计
CMOS运算放大器的优势
CMOS运算放大器具有低功耗、高集成度、宽频带和良好的温度稳定性等优点。 相较于其他类型的运算放大器，如双极型和MOSFET型，CMOS运放具有更低的功耗 和更高的集成度，使得它在便携式设备和嵌入式系统中的应用具有显著优势。
CMOS低功耗运算放大器的设计 考虑因素
设计CMOS低功耗运算放大器时，需要考虑以下几个关键因素：
随着科技的不断发展，电子设备对高性能运算放大器的需求日益增长。其中， CMOS多级运算放大器因其高精度、低功耗、高稳定性等优点，被广泛应用于各种 模拟电路中。本次演示将探讨高性能CMOS多级运算放大器的研究与设计。
一、CMOS多级运算放大器概述
CMOS多级运算放大器是一种复杂的模拟电路，其性能由其增益、带宽、电源 抑制比、共模抑制比等因素决定。在CMOS工艺中，通过多级的放大级联，可以实 现更高的放大倍数和更低的噪声。
CMOS高性能运算放大器研究与设计
01 引言
03 研究方法
目录
02 文献综述 04 参考内容
引言
随着科技的不断发展，运算放大器在各种应用领域中的作用越来越重要。特 别是在复杂电子系统中，高性能运算放大器的设计和应用更是不可或缺。CMOS技 术由于其低功耗、高集成度和易于规模化的优点，成为了高性能运算放大器设计 的首选。本次演示将重点探讨CMOS高性能运算放大器的设计与研究。
3、仿真与优化
在设计和版图完成后，需要通过仿真软件对电路进行仿真，以验证其性能是 否满足设计要求。如果性能不满足要求，需要对电路和版图进行优化。优化的目 标通常包括提高增益、提高带宽、降低电源抑制比、降低噪声等。
三、高性能CMOS多级运算放大 器的应用
高性能CMOS多级运算放大器因其优异的性能被广泛应用于各种模拟电路中， 如放大器、比较器、模拟乘法器、模拟加减法器等。同时，在通信、雷达、音频 处理、图像处理等领域，高性能CMOS多级运算放大器也有着广泛的应用。
CMOS运算放大器的设计及其优化方法研究的开题报告
CMOS运算放大器的设计及其优化方法研究的开题报告一、研究的背景和意义随着模拟电路在各个领域的应用越来越广泛，基于CMOS工艺的运算放大器的研究和优化已成为当前模拟电路领域的热点问题。
CMOS技术具有集成度高、功耗低、可靠性高等优势，因此被广泛应用于模拟集成电路设计中。
运算放大器是模拟电路中最基本的电路之一，广泛应用于数据转换、信号处理、滤波等方面，因此对CMOS运算放大器的研究和优化意义重大。
二、研究的内容和目标本研究旨在设计一种基于CMOS工艺的运算放大器电路，并对其进行优化。
具体研究内容如下：1. CMOS运算放大器的基本原理和电路设计方法。
2. 对CMOS运算放大器的各项性能参数进行优化，如增益、带宽、稳定性等。
3. 通过仿真工具对所设计的CMOS运算放大器进行性能测试和验证。
三、研究的方法和流程本研究将采用以下步骤进行：1. 确定所要设计的CMOS运算放大器的电路结构和参数。
2. 通过电路仿真软件对所设计的CMOS运算放大器进行仿真和性能测试，包括增益、带宽、稳定性等参数，找出其性能瓶颈。
3. 针对CMOS运算放大器的性能瓶颈，采用不同的设计方法和技巧进行优化，如电源抑制方法、调制抑制方法等。
4. 对优化后的CMOS运算放大器进行仿真和性能测试，验证优化的效果。
5. 最终确定所设计的CMOS运算放大器的性能指标，并进行总结和分析。
四、预期成果和意义通过本研究设计出具有高性能的CMOS运算放大器，并通过优化提高其增益、带宽和稳定性等参数，具有实际应用意义和经济价值。
同时，本研究对于进一步推进模拟集成电路的技术发展，促进我国电子科技的发展和提高我国电子产业的竞争力也具有积极意义。
CMOS高性能运算放大器研究与设计的开题报告
CMOS高性能运算放大器研究与设计的开题报告题目：CMOS高性能运算放大器研究与设计开题报告一、选题背景及意义随着信息技术的不断深入发展，电子电路的发展也越来越快速，人们对于数字、模拟信号处理的需求越来越高。
而在模拟信号处理方面，运算放大器作为模拟电路的重要组成部分，在现代电子电路中发挥着极其重要的作用。
运算放大器是一种具有高增益、低失调、宽带宽、高输入电阻和低输出电阻等特性的器件，广泛应用于模拟信号处理、数据转换、控制系统、高速通信等领域。
目前，CMOS技术已成为集成电路制造的主流技术之一，因其具有低功耗、低噪声、高可靠性等优异性能，成为了大量集成电路设计的首选技术。
因此，在此背景下，对CMOS高性能运算放大器的研究至关重要。
本项目旨在对CMOS高性能运算放大器的研究和设计进行深入探讨，提高运算放大器的性能，以满足现代电子电路对于高效信号处理的需求。
二、研究内容与方案本项目的研究内容主要包括：1、理论探讨CMOS运算放大器的基本原理以及相关电路设计知识，包括共模反馈放大器、差分放大器、电流镜等；2、分析并比较当前主流的CMOS OPAMP设计方案，研究其优点及缺陷，并提出可改进的方案；3、设计并优化该 CMOS高性能运算放大器的电路结构及参数，提高运算放大器的性能指标，包括增益、带宽、输出电阻、失调电压等；4、对优化后的运算放大器进行详细的仿真设计及实验验证，比较实验结果与仿真结果的差异，验证设计的可行性和精度。
三、预期成果和意义1、通过对CMOS高性能运算放大器的研究和设计，实现高增益、低失调、宽带宽、高输入电阻、低输出电阻等优异性能的器件设计；2、研究和比较了当前主流的CMOS OPAMP设计方案，探究其优点和缺陷，并提出改进方案；3、实现了运算放大器的电路结构和参数的优化设计，提高了运算放大器的性能指标，包括增益、带宽、输出电阻、失调电压等；4、实现了该CMOS高性能运算放大器的仿真设计和实验验证，证明该设计方案的优越性和高准确性。
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集成电路设计实验报告CMOS运算放大器设计班级11电子A班姓名葛坤学号1115102016教师程梦璋华侨大学电子工程系目录一、运算放大器 (1)二、电路结构分析 (2)2.1、小信号等效电路 (2)2.2、直流开环电压增益 (2)2.3、输入输出电压传输方程 (3)2.4、电路的零极点 (4)2.5、小信号带宽 (4)2.6、共模抑制比 (5)三、电路参数设计 (5)3.1、运算放大器的手工计算 (5)3.2、验证手工计算的运放主要参数 (7)四、仿真结果与分析 (8)1、运放的输入失调电压仿真 (9)2、运放的共模输入范围 (10)3、运放的输出电压摆幅特性 (10)4、运放的小信号相频和幅频特性 (11)5、运放的静态功耗 (13)6、运放的转换速率分析 (13)7、运放的共模抑制比分析 (14)8、运放的电源电压抑制比分析 (14)9、运放各器件仿真结果和手算结果对比 (15)一、运算放大器运算放大器是模拟集成电路设计中的基本电路模块，图1.1所示的是一个电容性负载的两级CMOS 基本差分运算放大器，其中，Part1为运算放大器的电流镜偏置电路；Part2为运算放大器的第一级放大器；Part3为运算放大器的第二级放大器。
第一级放大器为标准基本差分运算放大器，第二级放大器为PMOS 管作为负载的NMOS 共源放大器。
为了运算放大器的工作稳定性，在第一级放大器和第二级放大器之间采用补偿网络来消除第二个极点对低频放大倍数、单位增益带宽和相位裕度的影响。
在运算放大器的电路结构图中，M 1，M 2，M 3，M 4，M 5构成PMOS 对管作为差分输入对，NMOS 电流镜作为输入对管负载，尾电流控制差分输入对的标准基本差分运算放大器；M 6，M 7构成以PMOS 管作为负载的NMOS 共源放大器；M 14（工作在线性区）和电容C C 构成运算放大器的第一级和第二级放大器之间的补偿网络；M 9～M 13以及R 1组成运算放大器的偏置电路。
M 11M 10M 9M 8M 1M 2M 3M 4M 5M 6M 7M 14C CM 13R 1M 12V out V in- V in+V DDC L Part1Part2Part3图1.1 CMOS 两级运放的电路结构运算放大器的设计指标见表1.1，下面将根据该表给定的运放性能指标进行两级运放的主体电路设计，然后设计两级运放的偏置电路，最后介绍该运放的版图设计。
其设计流程是：首先根据技术指标，手工估算电路中各晶体管的宽长比；然后再对其进行仿真；通过反复的仿真和修改各个晶体管的参数，进行电路参数优化，最终达到设计要求的性能指标。
表1.1 运放性能指标性能单位 数值 小信号低频电压增益 （DC Gain ）V/V 3000 单位增益带宽 （Unit-Gain Bandwidth ）MHz 100 相位裕度 （Phase Margin ）度 70 转换速率 （Slew Rate ）V/μS 100 建立时间 1% （Settling Time ）ns 80 共模抑制比 （Common Mode Rejection Ratio ）dB 80 电源电压 （Power Supply ）V 5 输入共模范围 （Input Common Mode Range ）V 1.5~3.5 电压输出范围 （Output Range ）V 0.3~4.7 负载电容 （Load Capacitance ）pF 2 功耗 （Power Consumption ）mW 15 电源电压抑制比 （Power Supply Rejection Range ）dB 80二、电路结构分析2.1、小信号等效电路暂时不考虑调电阻 M14，绘出电路的等效模型，如图2.1所示：图2.1 等效电路模型2.2、直流开环电压增益第一级：)||(,||,422111421211o o m m o o m m m r r g R G A r r R g g G =====第二级：)||(,||,76622176262o o m m o o m m r r g R G A r r R g G -=-===故总的直流开环电压增益为：)||)(||(764262210o o o o m m r r r r g g A A A -==2.3、输入输出电压传输方程图2.2、第一级小信号等效电路分别在节点2和节点3列KCL，得到：对节点3运用KCL得到：对节点5运用KCL得到：2.4、电路的零极点将两级传递函数结合起来，得到两级运放的总的传递函数为：其中，A v0 为直流增益，传递函数的零极点如下：另外要注意的是，这个电路中还存在着两个右半平面的零点，它们可能都在10 倍GBW 之外，较近的一个是由M2 的CGD 引起，大约为gm2/CGD，较远的一个由M6 的CGD 引起，大约为gm6/CGD。
采用RZ 的超前相位补偿不会改变这两个RHP 零点的位置。
2.5、小信号带宽上式中，含有两个工艺参数μp 和COX，而设计参数有四个，分别是CC、W1、L1 和VGST1，可以看到GBW 与管子的沟道宽度和过驱动电压成正比，而与CC 和L 成反比。
也就是说，要得到高的GBW 就需要增大M1 和M2 管的过驱动电压或者减小其沟道长度，同时可以发现，这与提高增益的要求是相互抵触的，而且管子面积的减小也会使得噪声性能变差，所以在设计电路的时候，需要根据具体应用和设计指标进行权衡。
2.6、共模抑制比将跨导和单管输出阻抗替换，忽略单管输出阻抗的沟道长度调制效应，考虑IDS1＝IDS2＝IDS3＝IDS4＝IDS5/2，得到：降低过驱动电压可以提高CMRR ，另外将M5 替换成高阻抗电流源也可以提高CMRR ，但这样会降低共模输入范围。
三、电路参数设计3.1、运算放大器的手工计算假设从该运放设计所采用的工艺模型中查到以下主要工艺参数)/(432V A Cox k p p μμ=⨯=，)/(922V A Cox k n n μμ=⨯=，V THN = 0.54 V ，|V THP | = 0.75V1、通过运放转换速率SR 求M 5的漏极电流假设: 网络补偿电容C c =2pf ，因为SR=I D5 / C c = 100 V/μs ，I D5为M 5的漏极电流，则：I D5=SR×C c =100 V/μs×2×1210-=200μA 。
由于流过M 5的电流为200μA ，则流过M 1、 M 2、M 3和M 4的电流为200μA/2=100μA 。
2、通过MOS 管的饱和区和线性区的临界过驱动电压求M 5的W/L 宽长比因为M 5工作在饱和状态，则V DS5≥（V GS5–︱V THP ︱），在线性区和饱和区的交界处的临界过驱动电压V eff5=V DS5=V GS5–︱V THP ︱，则：2555)(2eff p d V L W k I = （3.1） 2552)(effp d V K I L W = （3.2） 根据共模输入电压的最大值的要求为3.5V 。
由于V in （cm ）max =V DD – V eff5 – V gs1=3.5V ，且， V gs =V eff +︱V THP ︱。
假设M 5 和M 1管的临界过驱动电压相同，即V eff5=V eff1=V eff 。
则3.5V =5 –V eff –V eff –︱V THP ︱=5 – 2V eff – 0.75，即2V eff =5 – 3.5 –0.75=0.75V ，V eff =0.375V ，所以15.66)375.0(/4320022)(222255=⨯⨯==V V A A V K I L W effp d μμ 3、通过MOS 管的饱和区和线性区的临界过驱动电压求M 6的W/L 宽长比， 同理我们可以得出：2662)(effp d V K I L W = 。
假设I D6= I D5=200uA ，且电路输出的最大摆幅为4.7 V ，即：V out （max ）=4.7V=V DD -V eff6，所以V eff6=5-4.7=0.3V ，36.103)3.0(/4320022)(222266=⨯⨯==V V A A V K I L W effp d μμ 4、求M 7的W/L 宽长比输出摆幅的最小值为V out （CM ）min =0.3V=V eff7 31.48)3.0(/9220022)(222267=⨯⨯==V V A A V K I L W effn d μμ 5、求M 3和M 4的W/L 宽长比为防止系统误差，M 7、M 6、M 5和M 4的尺寸要满足下式5647)/()/(2)/()/(L W L W L W L W ⋅= （3.3） 因为 （W/L ）6 = 103.36 ，（W/L ）5 = 66.15 ，（W/L ）7 = 48.31，则， （W/L ）4 =（W/L ）3 = 15.466、求M 1和M 2的W/L 宽长比P 需的各个压增益为：由于单位增益带宽f u =g m1/2πCc=100MHz ，则gm1=2π×Cc×f u =6.28×2×10-12×100×106=12.566×10-4=1.2566mS因为 mS I LW K g d p m 2566.1)(2111== （3.4） 所以 266621211)/(61.1831010010432102566.12)/(L W I K g L W d p m ==⨯⨯⨯⨯⨯==--- （3.5） 7、求运放偏置电路各晶体管的W/L 宽长比为了节省运放的功耗，运放的偏置电流镜电路采用与差分运放尾电流比例为1/10的电流设置，则M 8、M 9、M 10、M 11和M 12的W/L 宽长比应为M 5的W/L 宽长比的1/10，即：（W/L ）8=（W/L ）9=（W/L ）10=（W/L ）11=（W/L ）12= 6.62取R 1=1 KΩ，则（W/L ）13=4×（W/L ）12 = 26.483.2、验证手工计算的运放主要参数1、小信号低频放大倍数：第一级运放放大倍数：)(2411ds ds m u g g g A += 第二级运放放大倍数：)(7672ds ds m u g g g A +=其中，g m1和g m7分别为NMOS 管M 1和M 7的跨导；g ds2，g ds4，g ds6 和g ds7分别是M 1，M 4，M 6 和M 7的输出电导。
并且有mS 2566.1)(2111==d p m I LW K g mS 3333.1)(2777==d n m I L W K g根据MOS 管输出电阻的经验公式：对于NMOS 管，有)mA ()μm (8000d ds I L r =；对于PMOS 管，有)mA ()μm (12000d ds I L r = 取所有MOS 管的沟道有效长度1.5μm ，则1.05.180004⨯=ds r =120 KΩ；mS 0083.01201144=Ω==K r g ds ds 2.05.180007⨯=ds r =60 KΩ；mS 0167.0601177=Ω==K r g ds ds 1.05.1120002⨯=ds r =180 KΩ；mS 0056.01801122=Ω==K r g ds ds 2.05.1120006⨯=ds r =90 KΩ；mS 0111.0901166=Ω==K r g ds ds 因此，运放的小信号低频放大倍数A u 为)0167.00111.0()0056.00083.0(3333.12566.1)()(762471+⨯+⨯=+⨯+⨯=ds ds ds ds m m u g g g g g g A300070.4335≥= （3.6）)dB (73)70.4335log(20)log(20)dB (===u u A A （3.7）2、静态功耗P dcP dc =V DD ×（I d5+I d7）=5×（200+200+80）=2.4mW ﹤15 mW （3.8）3、CMRR 共模抑制比由上面计算可知，g m1=1.2566mS ，g ds1= g ds2=0.0056mS2.05.1120005⨯=ds r =90 KΩ；mS 0111.0901155=Ω==K r g ds ds mS 6663.0101003710602)(266444=⨯⨯⨯⨯⨯==--d n m I LW K g 0056.00111.06663.02566.1221541⨯⨯⨯=⨯=ds ds m m g g g g CMRR =26940=88.6（dB ）﹥80dB （3.9） 四、仿真结果与分析首先进行运算放大器直流分析的仿真，这个仿真的意义是为运算放大器的每个MOS 器件确定初步的静态工作点。