全差分运放电容精度

全差分运放是一种常用的放大器，具有很高的放大精度和抗干扰能力。而电容精度则是指电容器的实际值与标称值之间的差异。在电路设计中，电容精度对系统的性能和稳定性有很大影响。因此，在选择全差分运放时，需要考虑其对电容精度的影响。

在使用全差分运放时，通常需要将电容器放置在反馈回路中，以达到一定的滤波效果。但是，电容器具有一定的温度稳定性和时间稳定性，这些因素都会影响电容精度。因此，在设计电路时，需要综合考虑运放和电容器的特性，以达到最佳的性能。

为了提高电路的精度和稳定性，可以采用一些方法，例如使用温度补偿电容器、选择稳定性较好的全差分运放等。此外，还可以采用数字校准的方法，通过软件算法来校准电路中的偏差，从而提高整个系统的精度和稳定性。

在实际应用中，需要对全差分运放和电容器的特性进行充分了解，并根据具体需求进行选择和设计，以达到最佳的性能和稳定性。

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用单端仪表放大器实现全差分输出

问题：我们可以使用仪表放大器生成差分输出信号吗？答案: 随着对精度要求的不同提高，全差分信号链组件因出色的性能脱颖而出，这类组件的一个主要优点是可通过信号路由拾取噪声抑制。由于输出会拾取这种噪声，输出经常会出现误差并因而在信号链中进一步衰减。此外，差分信号可以实现两倍于同一电源上的单端信号的信号范围。因此，全差分信号的信噪比(SNR)更高。经典的三运放仪表放大器具有许多优点，包括共模信号抑制、高输入阻抗和精确（可调）增益；但是，在需要全差分输出信号时，它就无能为力了。人们已经使用一些方法，用标准组件实现全差分仪表放大器。但是，它们有着各自的缺点。图1. 经典仪表放大器。一种技术是使用运算放大器驱动参考引脚，正输入为共模，负输入为将输出连接在一起的两个匹配电阻的中心。该配置使用仪表放大器输出作为正输出，运算放大器输出作为负输出。由于两个输出是不同的放大器，因此这些放大器之间动态性能的失配会极大地影响电路的整体性能。此外，两个电阻的匹配导致输出共模随输出信号运动，结果可能导致失真。在设计该电路时，在选择放大器时必须考虑稳定性，并且可能需要在运算放大器上设置一个反馈电容，用于限制电路的总带宽。最后，该电路的增益范围取决于仪表放大器。因此，不可能实现小于1的增益。

图2. 使用外部运算放大器生成反相输出。另一种技术是将两个仪表放大器与输入开关并联。与前一电路相比，这种配置具有更好的匹配驱动电路和频率响应。但它不能实现小于2的增益。该电路还需要精密匹配增益电阻，以实现纯差分信号。这些电阻的失配会导致输出共模电平的变化，其影响与先前的架构相同。

图3. 使用第二仪表放大器产生反相输出。这两种方法对可实现的增益以及匹配组件的要求存在限制。新型交叉连接技术通过交叉连接两个仪表放大器，如图4所示，这种新电路使用单个增益电阻提供具有精密增益或衰减的全差分输出。通过将两个参考引脚连接在一起，用户可以根据需要调整输出共模。

全差分运算放大器结构框图解析常见的全差分运算放大器电路分析

全差分运算放大器结构框图解析常见的全差分运算放大器电路分析全差分（运算放大器）就是一种具有差分输入，差分输出结构的运算（放大器）。（差分放大器）相对于单端输出的放大器具有如下一些优势。首先，由于随着CMOS 工艺尺寸不断缩小，从0.5μm 减小至0.35μm，0.18μm，90nm，（芯片）的（供电）电压也不断减小从5V降到3.5V，1.8V，1.2V甚至更低。在如此低的供电电压的情况下，单端输出的运算放大器很难能理想地工作，为了保证电路能够得到足够大的（信号）摆幅，我们需要采用全差分的运算放大器结构。其次，全差分运算放大器能够有效抑制电路的共模信号，并且能够减小电路的偶次谐波失真。但是为了得到这些性能，全差分运算放大器需要一个共模反馈环路来控制输出的共模电平。理想情况下，这个共模反馈控制环路会使得输出的共模电平稳定在VDD/2。所以，一个全差分放大器通常由主放大器和共模反馈环路两部分组成，它在现代的（电路设计）中应用非常广泛。 1.全差分运算放大器结构框图

共模反馈的基本思想就是由一个共模采样电路取得电路的输出共模信号，然后把共模信号与一个参考信号相比较，将比较后的误差信号放大后再输入主放大器以调节输出共模电压。对于输入的差分信号来说，共模反馈环路不会对交流信号产生影响，相当于说共模环路对于交流是开路的。所以，电路的差分增益和相位就由主放大器决定。但是，对于输入的共模信号，共模反馈环路决定了输出的共模电平，这时，共模环路的增益和相位就会对电路的输出共模电平的精度和稳定性产生影响。全差分放大器在应用中的一种电路形式，差分输出的信号摆幅vO1-vO2 为单端信号vO1(vO2)摆幅的两倍，所以在输出端可以有较大的输出动态范围，相对于单端输出提高了处理信号的幅度能力。

CMOS全差分跨导运算放大器的建模与设计

CMOS全差分跨导运算放大器的建模与设计傅文渊;凌朝东【摘要】Research of high-speed and high-gain transconductance amplifier with the structure of gain-boost, the mathematical modeling and Matlab simulation is presented for gain-boost operational amplifier. Designed operational amplifier is used in 12 bit 100 M SPSADC, and the optimal design on the auxiliary amplifier bandwidth can be obtained. Simulation results show that gain is 106 dB which increses of 55 dB if an auxiliary operational amplifier is added. Besides, if we the auxiliary operational, dominant pole is greatly reduced and non-dominant pole slightly decreases, but the addition of auxiliary amplifier does not affect the speed of the operational amplifier.%研究带增益自举结构的高速、高增益跨导运算放大器,并对增益自举运放建立数学模型和进行Matlab仿真验证.将设计的运算放大器应用于12 bit 100 M SPS模数转换器(ADC)中,可得到辅助运放的带宽的最佳设计.仿真结果表明:添加辅助运放后,可以达到106 dB的增益,增加了55 dB；添加辅助运放后的主极点较之前大大减小,次主极点略有减小,但辅助运放的添加并不会影响运放使用时的速度. 【期刊名称】《华侨大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2012(033)001 【总页数】4页(P23-26) 【关键词】运算放大器;全差分跨导;增益自举;模数转换器;互补金属氧化物半导体

一种带有增益提高技术的高速CMOS运算放大器设计

一种带有增益提高技术的高速CMOS运算放大器设计宋奇伟;陆安江;张正平【摘要】设计了一种用于高速ADC中的高速高增益的全差分CMOS运算放大器。主运放采用带开关电容共模反馈的折叠式共源共栅结构,利用增益提高和三支路电流基准技术实现一个可用于12~14 bit精度,100 MS/s采样频率的高速流水线（Pipelined）ADC的运放。设计基于SMIC 0.25μm CMOS工艺,在Cadence环境下对电路进行Spectre仿真。仿真结果表明,在2.5 V单电源电压下驱动2 pF负载时,运放的直流增益可达到124 dB,单位增益带宽720 MHz,转换速率高达885 V/μs,达到0.1%的稳定精度的建立时间只需4 ns,共模抑制比153 dB。%A fully differential opamp used in a high speed ADC was designed.The main amplifier is a folded cascode amplifier with SC CMFB.The opamp can be used in a 12 bit、100MS/s high speed Pipelined ADC with gain boosting and the triple-branch current reference technique.The operational amplifier is implemented in a standard 0.25 μm CMOS process,simulated with Spectre under Cadence.With 2.5 V power supply and 2 pF load capacitance has a DC gain of 124 dB,a unity gain bandwidth of 720 MHz,Slew Rate of 885 V/μs,4 ns settling time and 153dB CMRR. 【期刊名称】《电子设计工程》【年(卷),期】2012(020)010 【总页数】4页(P1-4) 【关键词】运算放大器;折叠式共源共栅;高速度;增益提高;三支路电流基准

两级全差动运算放大器的设计

华中科技大学 IC课程设计两级全差动运算放大器的设计年级: 学号: 姓名: 专业: 指导老师: 二零一一年十二月

摘要应用0.18umCMOS工艺，设计了一个放大倍数为86dB、单位增益带宽为360MHz、负载为1pF的两级全差动运算放大器。可以满足一定的高速度、高精度的指标。两级分别由一个差分的共源放大器和一个折叠式放大器组成。通过运用差动输出代替普通两级运算放大器的单端输出，从而提高了输入动态范围、抑制共模信号和噪声的能力等性能。因此，优于一些传统的两级运算放大器。关键词：全差动运算放大器；共源放大器；折叠式放大器

Abstract A fully differential operational amplifier with a DC-gain of 86d B and a gain-bandwidth of 360 MHz has been implemented in a 0.18um CMOS process.It can satisfy the index of high speed and high precision.And the two level is respectively made up of a common-source amplifier and a Folding amplifier.Therefore,it is better than some of the traditional operational amplifier. Keywords:fully differential operational amplifier; common-source amplifier; Folding amplifier

全差分运算放大器设计

全差分运算放大器设计全差分运放（Fully-Differential Amplifier，简称FDA）是一种特殊的运放，它具有两个差动输入和两个差动输出。全差分运放具有许多优点，包括良好的共模抑制和电源抑制比，适用于高精度传感器信号放大、功率放大和模拟信号处理等领域。在这篇文章中，我将介绍全差分运放的设计原理和步骤。首先，我们需要确定设计的要求和规范。这包括增益要求、带宽要求、电源电压和输入输出电阻等参数。根据这些要求，我们可以选择合适的运放器件和电路拓扑。全差分运放的常见电路拓扑有两级差分放大器、共射共源放大器和增益交换放大器等。在这里，我们以两级差分放大器为例进行设计。第一步是选择运放器件。我们需要根据设计要求选择适合的运放器件，可以根据其增益带宽积、供电电压范围和失调电流等参数进行选择。一般来说，我们可以选择低失调电流、高增益带宽积和低电压噪声的器件。第二步是确定电路拓扑。在两级差分放大器中，第一级是差分放大器，第二级是共射共源放大器。差分放大器的作用是提供高输入阻抗和共模抑制比，共射共源放大器的作用是提供电流放大和驱动能力。由于这两级放大器要分别满足不同的要求，我们可以选择不同的放大倍数和器件参数来优化电路性能。第三步是确定偏置电路。偏置电路的作用是提供恒定的工作电流，这可以通过电流源和电阻网络来实现。偏置电流的选择要根据运放器件的要求和特点，可以使用恒流源或电流反馈等方法来实现。

第四步是确定反馈电路。反馈电路的作用是控制放大倍数和增益稳定性，可以使用电阻、电容或者电流源等元件来实现。选择适当的反馈方式可以减小失调电压和非线性，提高性能。第五步是进行电路仿真和优化。通过电路仿真，我们可以验证设计的性能和满足要求。优化可以通过调整电路参数和进行迭代仿真来实现，以达到设计要求。第六步是进行电路布局和线路板设计。在设计布局时，要注意分离放大器电路和干扰源，减少电源和信号线的串扰。线路板设计要保证差分信号走线的对称性和阻抗匹配，以提高传输性能。最后，进行性能测试和验证。通过使用合适的测试仪器，我们可以对全差分运放的放大性能、带宽和输出阻抗进行测试和验证。如果发现问题，可以进行修改和优化。总之，全差分运放的设计是一个相对复杂的任务，需要充分考虑电路拓扑、器件选择、偏置电路、反馈电路、仿真和优化等因素。正确的设计方法和步骤可以帮助我们实现理想的性能和满足设计要求。

采用折叠式共源共栅结构实现高速CMOS全差分运算放大器的设计

“随着数／模转换器（DAC）、模／数转换器（ADC）的广泛应用，高速运算放大器作为其核心部件受到越来越广泛的关注和研究。速度和精度是模拟集成电路的2个重要指标，然而速度的提高取决于运放的单位增益带宽及单极点特性并相互制约，而精度则与运放的直流增益密切相关。在实际应用中需要针对运放的特点对这2个指标要进行折衷考虑。 1运放结构与选择根据需要，本文设计运算放大器需要在较低的电压下能有大的转换速率、快的建立时间，同时要折衷考虑增益与频率特性及共模抑制比（CMRR）和电源抑制比（PSRR）等性能。常见的用于主运放设计的结构大致可分3种：两级式（TwoStage）结构、套简式共源共栅（TelescopicCascode）结构及折叠式共源共栅（FoldCascode）结构。两级式结构的第1级可提供高的直流增益，而第2级提供大的输出摆幅。但由于第2级电流很大，故使得运放功耗大大增加，同时由于级联而多产生一个非主极点，速度及带宽都有所降低，需进行频率补偿，这样不仅增加的设计复杂度还会大大影响运放的速度；套简式共源共栅结构由于只有2条支路，功耗为三者最低，频率特性最好，但由于需要层叠多级管子，导致输出摆幅很低，在低电压工作下很难正常工作，并且输入输出端不能短接；而折叠式共源共栅结构的各参数特性介于前两者之间，增益基本与套简式共源共栅相同而低于两级运放，虽为4条支路，功耗及频率特性均远好于两级运放，输出摆幅大于套筒式共源共栅结构，输入输出可以短接且输入共模电平更容易选取并可接近电源供给的一端电压。经综合考虑，本设计采用折叠式共源共栅结构作为主运放。 2主运放分析 2．1全差分折叠式共源共栅全差分运放即指输入和输出都是差分信号的运放，其优点为能提供更低的噪声，较大的输出电压摆幅和共模抑制比，可较好地抑制谐波失真的偶数阶项等。虽然NMOS管中载流子迁移率较大，作为输入器件可达到更高的增益，但付出的代价是折叠点上的极点更低而导致相位裕度下降且噪声更大。综合考虑，本设计采用PMOS管为输入管的共源共栅结构。如图

一种高速SiGe BiC MOS运算跨导放大器的设计

一种高速SiGe BiC MOS运算跨导放大器的设计苟冠鹏;晏斌;熊莉英【期刊名称】《国外电子测量技术》【年(卷),期】2006(25)5 【摘要】基于SiGe HBT器件良好的频率特性,设计全差分的高速SiGe BiCMOS 跨导运算放大器。设计采用TSMC 0.35μm SiGe BiCMOS工艺,利用Cadence Specture进行仿真。结果显示,在3.3V单电源下,功耗20mw,直流开环增益87dB,单位增益带宽2GHz,相位裕度60度,输出摆幅2.4V,输入参考噪声电压4.0nv/Hz,在1pf的负载电容下,建立时间小于2ns(建立精度0.01%),转换速率1200V/μs。【总页数】4页(P16-19) 【关键词】SiGe;BiCMOS;高速;运算放大器【作者】苟冠鹏;晏斌;熊莉英【作者单位】电子科技大学微电子与固体电子学院;西南科技大学信息工程学院【正文语种】中文【中图分类】TN722.57 【相关文献】 1.一种基于SiGe BiCMOS的高性能运算跨导放大器的设计 [J], 潘星;王永禄 2.一种高速低压用增益增强型运算跨导放大器设计 [J], 吴春标;张萌;吴建辉;杜振场 3.一种全差分的高速CMOS运算跨导放大器(OTA)的优化设计 [J], 迮德东;易婷;

方杰;洪志良 4.一种增益提升高速CMOS运算跨导放大器的设计 [J], 刘睿强;景新幸;张祥祯 5.一种用于高速A/D转换器的全差分、低功耗CMOS运算跨导放大器(OTA) [J], 朱臻;王涛;易婷;何捷;洪志良因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买

全差分运放失调电压

全差分运放失调电压全差分运放失调电压，即运放在不同输入端输入相同的电压时，输出端的电压差异。运放是一种重要的电子器件，广泛应用于各个领域，如通信、测量、控制等。在实际应用中，由于制造工艺、温度变化、电源电压等因素的影响，运放的失调电压会产生。失调电压是指运放在理想情况下，输入端电压相等时，输出端的电压差异。在实际中，由于生产工艺和材料的限制，运放的内部元件无法完全一致，导致失调电压的存在。失调电压会影响运放的准确性和稳定性，降低信号放大的精度。失调电压是由运放内部的晶体管参数不一致引起的。晶体管是运放的核心元件，其参数包括导通电流、击穿电压、饱和电流等。由于制造工艺的限制，晶体管的参数无法完全一致，从而导致失调电压的产生。此外，温度变化也会影响晶体管的工作状态，进一步增加失调电压的大小。失调电压的大小取决于运放的型号和制造工艺。一般来说，精密运放的失调电压较小，而一般运放的失调电压较大。为了减小失调电压的影响，可以采用以下方法： 1. 选择合适的运放型号：根据具体应用需求，选择失调电压较小的运放型号。精密运放具有较小的失调电压和较高的增益，适用于对信号放大精度要求较高的场合。

2. 运放匹配：将两个或多个运放并联使用，通过调整电阻或电容等元件，使得它们的失调电压相互抵消或者减小。这样可以有效降低整体的失调电压。 3. 温度补偿：由于温度变化会影响晶体管的参数，进而影响失调电压的大小，可以采用温度补偿的方法来减小失调电压。例如，可以在运放的输入端或输出端加入温度传感器，通过反馈调节电路，自动补偿失调电压的变化。 4. 优化电源供电：电源电压的稳定性对失调电压也有一定的影响。因此，在实际应用中，应尽量采用稳定的电源供电，以减小失调电压的波动。全差分运放失调电压是由于运放内部元件的不一致造成的，会对运放的准确性和稳定性产生影响。为了减小失调电压的影响，可以选择合适的运放型号、运放匹配、温度补偿和优化电源供电等方法。通过这些措施，可以提高运放的性能，满足不同应用场合的需求。

采样保持电路中全差分增益提高放大器设计

采样保持电路中全差分增益提高放大器设计钱黎明;魏敬和【摘要】介绍了一种全差分增益增强CMOS运算放大器的设计和实现.该放大器用于12位20 MHz采样频率的流水线模/数转换器(A/D)的采样保持电路.为了实现大的输入共模范围,采用折叠式共源共栅放大器.主放大器采用开关电容共模反馈电路,辅助放大器则采用简单的连续时间共模反馈电路.该放大器采用CMOS 0.5 μm工艺,电源电压为3.3 V.Cadence Spectre仿真结果显示,在负载为6 pF的情况下,其增益为99 dB,单位增益带宽为318 MHz,相位裕度为53°. 【期刊名称】《电子与封装》【年(卷),期】2017(017)009 【总页数】4页(P19-22) 【关键词】增益提高;共模反馈;采样保持电路【作者】钱黎明;魏敬和【作者单位】中国电子科技集团公司第五十八研究所,江苏无锡214072;中国电子科技集团公司第五十八研究所,江苏无锡214072 【正文语种】中文【中图分类】TN752 高清图像、视频处理芯片的快速发展对A/D的速度和精度要求越来越高，这直接转化为对运算放大器的要求。A/D的采样速度取决于运算放大器的建立时间(Settling Time)，建立时间取决于摆率(Slew Rate,SR)和运放的增益带宽积(Gain

Bandwidth,GBW)。A/D的采样精度要求运算放大器具有高直流增益。而随着工艺尺寸和电源电压的不断降低，普通运算放大器大概能实现50～60 dB的直流增益。而一些高精度A/D要求放大器的直流增益为90 dB以上,两级放大器虽然能实现较高的增益，但其功耗太大，并且速度也很难满足要求。增益提高运算放大器是将共源共栅电流源中通过增加反馈放大器而提高输出阻抗的思想应用到运放中。这使得即使亚微米工艺制备的运放其增益也可以达到90 dB以上。增益提高运算放大器如图1所示，该结构的运放提高增益的思想是在共源共栅电流源中增加反馈放大器而提高输出阻抗，从而大大增加了增益，在深亚微米工艺制程中其增益可以达到90 dB以上。加入增益提高辅助运放A1后，主运放的单位增益带宽和输出电压摆幅都没有减小，这是增益提高运放的另一个突出优点。由于增益提高型结构的辅助运放会引入零极偶对子(pole-zero doublet)，使运放建立时间有所增加，但速度仍然很高[1～2]。提高增益的基本思想是采用负反馈控制稳定输入管M1的漏源电压，减小输出电压变化对M1管漏端电压的影响，使流过M1管的电流更加恒定，从而产生更高的输出阻抗。若忽略衬底偏置效应的影响，辅助运放使共源共栅放大器的输出电阻增加为：可以看出输出阻抗增加了A1倍，这使得增益提高了A1倍，将这个增益提高型的共源共栅电流源应用到运放中，图2和图3分别为折叠式增益提高型运放和套筒式增益提高型运放，它们的增益可以达到90 dB左右。增益提高型结构可以提高运放的增益，而不改变运放的单位增益带宽和输出电压摆幅。增益提高型结构的辅助运放Aap和Aan会引入零极点对和重极点，使得运放的速度有所下降，但速度仍然较高。运算放大器最高的应用要求是满足12位20 MHz信号的采样保持电路。因此对运放的基本要求是高速高增益，并且其功耗和噪声应尽可能小，考虑到电容翻转式的

全差分运算放大器设计概要

全差分运算放大器设计概要全差分运算放大器是一种常见的电子电路，它可以将输入信号的差分放大，并在输出端提供差分信号。全差分运算放大器广泛应用于模拟与数字信号处理中，如低噪声放大器、滤波器和交叉耦合放大器等领域。本文将介绍全差分运算放大器的设计概要，包括电路结构、设计要点和性能指标等。 [图片] 该电路由两个共模反馈放大器组成，其中一个作为正放大器，另一个作为负放大器。输入信号通过差分输入端口加到两个反馈放大器上，经过放大后，在输出端口提供差分信号。为了保证优良的性能，必须对电路的参数进行适当的设计和调整。首先，需要确定全差分运算放大器的增益要求。增益是指输出信号与输入信号之间的比例关系。在不同的应用中，增益要求可能不同。根据增益要求，可以选择合适的放大器型号和电路拓扑结构。其次，需要选择适当的放大器元件。放大器元件包括晶体管、电阻、电容等。选择合适的元件是设计成功的关键。晶体管的选择要考虑其增益、噪声系数、带宽等指标。电阻和电容的选择要考虑其阻值、容值、精度等因素。然后，需要确定电路的偏置方案。全差分运算放大器需要提供适当的偏置电压，以确保电路能够正常工作。偏置电压的选择要考虑元件的工作状态和参数的稳定性。常见的偏置方案包括电流镜偏置、电流源偏置等。

设计完成后，需要对电路进行性能测试和优化。性能测试包括增益、带宽、噪声系数、非线性失真等指标的测试。根据测试结果，可以进行相应的电路优化，以满足设计要求。最后，需要对电路进行可靠性分析。可靠性分析是为了确保电路在长时间工作过程中不会出现故障。可靠性分析包括温度分析、电路重要参数的敏感度分析等。全差分运算放大器设计的关键在于电路的结构和元件的选择。合理的电路结构和适当的元件选择可以使电路具有较高的增益、宽带和低噪声等性能。此外，还需要注意电路的偏置方案和可靠性分析，以确保电路的正常工作和长时间可靠性。总之，全差分运算放大器是一种重要的电子电路，具有广泛的应用前景。设计全差分运算放大器需要考虑电路结构、元件选择、偏置方案、性能测试和可靠性分析等因素。通过合理的设计和优化，可以实现高性能的全差分运算放大器。

全差分套筒式共源共栅放大器及其共模反馈电路的研究

论文题目：全差分套筒式共源共栅放大器设计及其共模反馈电路的研究

摘要随着便携式消费电子产品及各式各样智能设备的普及，如手机、智能手环、平板等。性能卓越的运算放大器是这些产品必不可少的组成部分。精确度高即为直流增益大（偏置处于微小的电流下，器件的尺寸长），速度高即为高单位增益带宽及单极点特性（偏置在大电流下，器件的尺寸短）。因此需要在参数中权衡、择优选取。一般来说，只有一级的运算放大器，如套筒式运算放大器，频率响应快，增益低；两级运放增益高，单位增益带宽不佳。在综合考虑以上因素后，设计一种全差分套筒式共源共栅放大器及其共模反馈电路的结构。在保证增益情况的优良情况下，使运放的频率响应具有单极点特性以此优化单位增益带宽。本文最初先简明扼要的阐述了MOS器件的基本工作原理，随后详尽分析、讲解了几种常见的运算放大电路结构，如基本的差动输入-差动输出结构、折叠式结构及套筒式结构，同时对其共模负反馈电路进行研究。将纷繁复杂的整体电路结构拆先分解为单一的电路模块，一步步进行设计、仿真、验证分析，再选择恰当的部分进行级联。经过电路仿真验证，放大器增益为64.46dB大于60dB,单位增益带宽为126.4MHz 大于100MHz，连续型共模负反馈电路直流增益下降3.07dB小于5dB，离散型时钟频率为9.3MHz大于5MHz，从而完成所有电路设计参数指标，该电路设计可以正常工作。关键词：套筒式；全差分；共源共栅；共模反馈

Abstract As portable consumer electronic products and a variety of the popularity of smart devices, such as mobile phone, smart hand ring, tablet, etc.The excellent performance of operational amplifier is the indispensable part of the product.High precision is the dc gain large (bias in the tiny electrical flow, the size of the device), high speed is the unit gain bandwidth and unipolar point features (the offset in the big power flow, the size of the short).So it is necessary to weigh in the parameter selection and merit. In general speaking, only the level of operational amplifiers, such as sleeve operational amplifiers, frequency response is fast, low gain;Two stage operational amplifier gain high, unit gain bandwidth.After considering the above factors, to design a fully-differential sharing sleeve source gate amplifier and the structure of common mode feedback circuit.In guarantee gain excellent cases, the frequency response of the op-amp single pole characteristics in order to optimize unit gain bandwidth. This article first brief first expounds the basic working principle of MOS devices, then detailed analysis and interpretation of several common operational amplifier circuit structure, such as basic differential input and differential output structure, folding structure and sleeve structure, at the same time to research the common-mode feedback circuit.Dismantle the whole circuit structure complicated, first broken down into a single circuit module, the design, simulation and verification analysis step by step, and then choose the right part of the cascade. Through the circuit simulation, amplifier gain of 64.46 dB greater than 60 dB, unit gain bandwidth of 126.4 MHz is more than 100 MHz, continuous common-mode feedback circuit dc gain fell 3.07 dB less than 5 dB, discrete clock frequency of 9.3 MHz is more than 5 MHz, thus completing all circuit design parameters, the circuit design can work normally. Keywords: Telescopic、Full differential、Cascode、CMFB

可调控开关电容放大器的结构设计及模拟仿真

可调控开关电容放大器的结构设计及模拟仿真孙丽晶;胡淑君【摘要】设计了一款可调控开关电容放大器,给出了各级电路的结构图和设计思想以及仿真结果. 【期刊名称】《长春工业大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2010(031)002 【总页数】7页(P190-196) 【关键词】全差分放大器;采样电容网络;开关电容放大器【作者】孙丽晶;胡淑君【作者单位】长春工业大学,基础科学学院,吉林,长春,130012;安徽蚌埠方圆机电股份有限公司,科技与规划发展部,安徽,蚌埠,233010 【正文语种】中文【中图分类】O472.4 0 引言现在人们对便携式图像处理电子产品的需求越来越多,而CMOS图像传感器以其体积小、功耗小、低成本的特性而倍受人们的青睐,广泛应用在数码相机、PC Camera、第三代手机、影像电话、视讯会议、汽车倒车雷达、玩具,以及工业、医疗等领域[1]。在CMOS图像传感器的芯片中,需要一个可以根据光强的变化来处理不同亮度信号的可编程增益放大器,其中,信号的采样和放大功能通常是用开关电

容放大器来实现的。传统的开关电容放大器由于开关电容阵列十分复杂,存在工作速度低、不精确、信号失真等不可消除的弊端[2]。文中旨在设计一个电路结构相对简单、增益可调控、速度快、误差小的开关电容放大器,从而提高CMOS图像传感器的整体性能。 1 开关电容放大器的系统结构全差分开环放大器、适当的采样电容网络、偏置电路构成了开关电容放大器,开关电容放大器采用两级结构,第一级是固定增益放大器,对输入信号进行采样,并将信号放大为原来的2倍,将其换算为以dB表示的倍数为6 dB,第二级以1/8 dB为步长进行增益调整,调整范围为1/8～7/8 dB[3]。 2 可调控开关电容放大器的结构设计 2.1 全差分放大器结构图1 全差分放大器电路图放大器内部由全差分折叠式共源共栅放大器及共模反馈网络组成,M1和M2为两个输入差分对管,它们和M3,M4,M5,M6构成了折叠式共源共栅输入级,其中M5 和M6为折叠式结构需要外加的偏置电流源,因此,折叠式结构与套筒式结构相比通常消耗更大的功率。M11和M12为折叠式共源共栅输入级的尾电流源,它本身也是共源共栅结构,而M7～M10为放大器的负载电流源,也为共源共栅结构。因此,M1～M12构成了开环放大器的输入和增益级。电路右边部分是共模电平检测电路,它将检测到的共模电平信号 cmfb传送到位于电路图中间的共模反馈放大器, 然后同参考电压比较,将误差送回放大器的尾电流源偏置网络,即M5和M6的栅极。M19～M21构成了输出缓冲级,可以增大电路的驱动能力,并使共模电平检测回路中的电阻减小为版图中可方便实现的值。图中bias1,bias2,bias3,bias4为放大器的偏置。开环放大器的前两部分:共模反馈放大器和折叠式共源共栅放大器采用类似的结构,可以使电路的对称性更好,这种合

(完整word)全差分高增益、宽带宽CMOS运算跨导放大器的设计

目录 1 引言 (1) 2 软件介绍 (3) 3 运算放大器设计基础 (5) 3.1运放的主要性能指标 (5) 3.2运算放大器的基本结构 (6) 3.2.1全差分运放 (6) 3.2.2套筒式结构 (7) 3.2.3折叠式结构 (8) 4 系统总体设计 (10) 4.1电路设计的整体结构 (10) 4.2 主放大电路设计 (11) 4.3 偏置电路的设计 (13) 4.4 输出级的设计 (13) 4.5 共模反馈的设计 (14) 4.6 总体布局 (15) 5 仿真与分析 (17) 5.1运放直流与交流特性 (17) 5.2噪声特性分析 (19) 5.3电源抑制比 (19) 5.4设计指标 (20) 5.5放大器参数 (21) 6 版图设计与分析 (22) 6.1 L-Edit介绍 (22) 6.2版图设计规则 (22) 6.3基本器件版图设计 (23) 6.3.1 NMOS版图设计 (23) 6.3.2 电容电阻版图设计 (24) 6.4版图的总体设计 (26) 6.4.1主电路模块版图 (26) 6.4.2偏置模块版图 (27) 6.4.3输出模块版图 (27) 6.4.4整体模块版图 (28)

6.5 LVS版图比对 (29) 7 结论 (31) 谢辞 ................................................................................................... 错误!未定义书签。参考文献 .. (32) 附录1 (33) 附录2 (35)

1 引言集成运算放大器（Integrated Operational Amplifier）简称集成运放，是由多个CMOS管与电容电阻通过耦合方式实现提高增益的模拟集成电路[1]。集成运放具有增益高、输入阻抗大、输出阻抗低、共模抑制比高和失调与漂移性小等优点，而且当输入电压值为零时，输出值也为零。集成运放是构成常用集成电路系统的通用模块[2] [3]。自从1964年美国仙童公司研制出第一个单片集成运算放大器μA702以来，集成运算放大器得到了广泛的应用。目前集成运放已成为集成电路中品种和数量最多的一类[4]。其发展速度相当之快。其发展先后经历了小规模IC(Integrated Circuit)，中规模IC，大规模IC，超大规模IC和特大规模IC五个不同的阶段。随着运放种类的增多，集成电路的制造工艺也发展到了一个全新的阶段。基本的制造工艺有以下几种：单晶硅和多晶硅、氧化工艺、掺杂工艺、掩膜的制版工艺、光刻工艺和金属化工艺等[5]。目前的半导体集成电路产品种类日益丰富，电子科学技术的应用已经渗入到社会生活的各个领域，很大程度上影响和改善着人们的生活[6]。人们对性能的要求也越来越高，譬如A/D及D/A转换器、有源滤波器、锁相环电路、模拟乘法器和精密比较器等电路中均需要采用高增益宽宽带的集成运算放大器。同时随着多媒体和通讯技术的迅猛发展，高增益宽带运算放大器在蓝牙技术、高精密测量仪器、图像放大器、信号处理系统和音频功放系统等方面的应用越来越广泛。由于运放的性能直接影响着整个电路的动态范围和高频领域的应用，因此研制具有良好性能的高增益宽带集成运放对满足低功耗、宽频带等通信技术及其它高速模拟信号处理应用有重要的实用价值[7]。这些都对设计和生产带来了很大的压力和动力，也是一个很迫切需要解决的问题。随着集成运放种类和数量的日益增多，集成电路的制造工艺也得到了较快地发展。制造集成电路的主要工艺分为两种：双极型集成运放和CMOS集成运放。双极型集成运放技术发展的时间较长，到目前为止技术相对较为成熟，应用也比较广泛，具有较快的速度和较高的增益，但是这种电路结构在功耗和带宽方面的性能就不尽如人意[8]。随着CMOS集成电路技术的不断发展与进步，设计者开始尝试利用CMOS 技术来设计高性能的集成运放，尤其是一些高精尖的精密仪器设备。CMOS运放电路在开环增益、失调电压、速度等方面得性能与双极性晶体管相比稍微差一点，但是CMOS运放电路具有十分大的输入电压范围和输出摆幅，并且在输入阻抗和静态功耗等方面有着巨大的优越性。不仅如此，CMOS集成运放所占用的芯片面积连普通双极性集成运放电路的一半都不到。因此，CMOS集成运放在现代集成电路设计中占有的比重越来越大[9] [10]。

一款高增益、低功耗、宽带宽全差分运放设计

一款高增益、低功耗、宽带宽全差分运放设计周吉;龚敏;高博【摘要】基于SMIC 0.18 μm工艺模型设计了一种低电压1.8 V下的高增益、低功耗、宽输出摆幅、宽带宽的运算放大器电路.采用增益自举技术的折叠共源共栅结构极大地提高了增益,并采用辅助运放电流缩减技术有效地降低了功耗,且具有开关电容共模反馈(SC-CMFB)电路.在Cadence spectre平台上仿真得到运放具有极高的开环直流增益(111.2 dB)和1.8V的宽输出摆幅,单位增益带宽576 MHz,相位裕度为58.4°,功耗仅为0.792 mW,在1 pF的负载时仿真得到0.1％精度的建立时间为4.597 ns,0.01％精度的建立时间为4.911 ns. 【期刊名称】《电子与封装》【年(卷),期】2016(016)005 【总页数】5页(P26-30) 【关键词】低功耗;运算放大器;高增益;宽带宽;折叠共源共栅【作者】周吉;龚敏;高博【作者单位】四川省微电子技术重点实验室,四川大学物理学院,成都610064;四川省微电子技术重点实验室,四川大学物理学院,成都610064;四川省微电子技术重点实验室,四川大学物理学院,成都610064 【正文语种】中文【中图分类】TN402

运算放大器（简称运放）是许多模拟系统和混合信号系统中一个完整且关键的部分，随着无线通讯技术和CMOS集成电路制造工艺技术的迅猛发展，电源电压越来越低，功耗要求越来越小，但数模混合信号系统对分辨率和速度的要求却越来越高，因此高性能的运放设计成为了必要［1］。根据模拟电路设计的“八边形法则［1］”，运放的关键性能参数如增益、速度、功耗、输出摆幅等参数相互制约，这对高性能放大器的设计提出了许多难题。因此，设计同时具有高增益、宽带宽、宽输出摆幅并且低功耗的放大器便成为了本设计的难点［1，2，3］。高速、高精度的应用需要运放具有很高的增益和带宽，而这必然会增加运放的功耗，Mersi A.等发表的文献中采用两级带补偿结构的运放功耗仅为0.86 mW［4］，而这种结构对进一步提高运放带宽等有一定的局限性，本文采用了一种不同的低功耗运放结构，希望解决这个问题。目前常见的几种放大器结构主要有两级放大器、套筒共源共栅放大器以及折叠共源共栅放大器等。两级运放在这些结构运放中具有最大的输出摆幅，但是它引入了更多的极点和零点，频率特性比较差，需要额外的频率补偿，并且带宽较小，速度较慢，此外，两级结构还消耗了更多的功耗。套筒共源共栅结构的优点是具有极好的频率特性，它有很高的单位增益带宽，所以速度很快。但是，套筒结构的输出摆幅较小，特别是在电源电压越来越低的趋势下，它的应用受到了一定的限制。折叠共源共栅结构由套筒结构衍生而来，具有和套筒结构相近的良好的频率特性，因此同样具有很大的带宽和速度。由于有4路电流，功耗比套筒结构要大，但是折叠结构有较大的输入共模范围和输出摆幅。此外，运放的全差分结构相比于单端结构，有更好的共模噪声抑制和更大的输出摆幅，并且能够消除偶次谐波失真，因此本设计选用全差分折叠共源共栅结构。

闭环电容式微加速度计全差分CMOS接口电路

闭环电容式微加速度计全差分CMOS接口电路刘晓为;尹亮;李海涛;周治平【摘要】提出了一种用于电容式微加速度计的低噪声、高线性度全差分接口电路.基于开关电容检测技术,该电路采用一种新的双路反馈结构来提高系统线性度,并采用2 μm n阱CMOS工艺完成芯片设计.仿真结果证明,电路中采用的双路反馈和全差分检测结构使系统的线性度达到0.01%.加入经过优化设计的比例-微分-积分控制器后,有效减小了系统稳态误差,系统响应速度提高了31%,系统线性度提高了66.7%.在±5 V工作电压下,选取64 kHz作为电路采样频率时,其电路等效输入噪声为8 μg·Hz-(1)/(2),系统灵敏度为1.22 V/g,线性度为0.03%,测量范围为±2 g.测试结果显示,提出的电路达到高精度微加速度计系统设计要求,可以应用到地震监测、石油勘探等领域中.%A CMOS full differential interface circuit with low noise and high linearity was presented for closed-loop capacitive micro-accelerometers. Based on switched-capacitor detection, the circuit was designed to improve its linearity by a 0.5 μm n-well CMOS process technology. The simulation result shows that the proposed two-path feedback structure provides a good system linearity of 0.01％. The optimized designed PID controller was added into the system, which decreases the stabilization error effectively, increases the system responding speed by 31％, and the linearity by 66.7％. With a ±5 V supply and a sampling frequency of 64 kHz, the circuit can offer the equivalent input noise in 8μg ·Hz-(1/2), system sensitivity in 1.22 V/g, system linearity in 0.03％, and the work range in ±2 g·These results prove that this circuit is

全差分运放 电容精度