集成电路 两级运算放大器

天津理工大学高级模拟集成电路设计

论文题目：两级运算放大电路

系别：电气工程学院

班级：集成电路工程

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*师：***

2018年12月30日

目录

1 引言 (1)

1.1 运算放大器概述 (1)

1.2 设计主要内容 (1)

2 整体设计思路 (2)

3 电路各部分设计 (3)

3.1 偏置电路 (3)

3.2 一级放大电路 (3)

3.3 二级放大电路 (4)

4 数据分析 (6)

4.1 AD、DC仿真 (6)

4.2 V os仿真 (7)

4.3 共模抑制比 (8)

4.4 电源抑制比 (9)

4.5 (9)

4.6 (9)

5 结论 (10)

参考文献 (11)

附录二......................................................................................................... 错误!未定义书签。

1 引言

1.1运算放大器概述

运算放大器是一个能将两个输入电压之差放大并输出的集成电路。运算放大器是模拟电子技术中最常见的电路，在某种程度上，可以把它看成一个类似于BJT 或FET 的电子器件。它是许多模拟系统和混合信号系统中的重要组成部分。

运算放大器作为线性电路中一种最通用、最重要的单元电路已被运用到各种电子系统之中，成为各种模拟信号处理和测试设备中的基本元件，如在加法、减法、微分、积分电路、采样保持电路、RC有源滤波器等。因此，运算放大器是许多模拟系统和混合信号系统中的一个重要部分。通常运算放大器需要先根据设计指标要求，选择电路结构，进行计算分析，然后估算其中各器件的参数，再进行仿真验证调整相应的参数。

1.2设计主要内容

运算放大电路的电路组成：偏执电路、一级放大电路、两级放大电路。

运算放大电路的主要参数：增益、单位增益带宽、相位裕度、失调电压、共模抑制比、电源抑制比等。

2 整体设计思路

本次设计运用的是最基本的COMS二级密勒补偿运算跨导放大器的结构如图2.1所示:

图2.1 整体设计框图

由图2.1可知，该设计电路主要包括三部分：偏置电路、第一级输入级放大电路和第二级放大电路。

3 电路各部分设计

3.1 偏置电路

晶体管构成的放大器要做到不失真地将信号电压放大，就必须保证晶体管的发射结正偏、集电结反偏。即应该设置它的工作点。所谓工作点就是通过外部电路的设置使晶体管的基极、发射极和集电极处于所要求的电位（可根据计算获得）。这些外部电路就称为偏置电路。如图3.1所示：

图3.1 偏置电路

如图3.1所示，这是与电源电压无关的电流偏置电路采用的是共源共珊结构，可以大大提高PSRR（电源抑制比）。

3.2 一级放大电路

本放大电路的一级放大电路部分，如图2.1所示：

图3.2 一级放大电路

如图PM1作为尾电流源，PM4、PM5作为差分对管，而NM7、MN6作为电流镜负载。

3.3 二级放大电路

本电路的二级放大电路如图3.2所示

图3.3 二级放大电路

由图3.3可知，二级放大电路中包含一个弥勒补偿电路。米勒补偿电路中的NM5工作在线性区，作为一个24KΩ的等效电阻使用，电容值为1P。

4 数据分析

4.1 AD、DC仿真

根据搭建AC、DC仿真电路，如图4.1、4.2所示：

图4.1 AC仿真电路

图4.2 DC仿真电路

由图4.1、图4.2可以测出单位增益、单位增益带宽（GBW）、3dB带宽和相位裕度等参数，测出波形图如图4.3所示：

图4.3 AC、DC波形图由图4.3可知，

增益=91dB

单位增益带宽（GBW）=9MHz

3dB带宽=230HZ

相位裕度=70°

4.2 V os仿真

构建V os仿真电路，如图4.4所示：

图4.4 V os仿真电路由图4.4可测出参数失调电压（V os）如图4.5所示：

图4.5 V os波形图

由图4.5可知失调电压（V os）为0.2mV。

4.3 共模抑制比

构建共模抑制比（CMRR）仿真电路，如图4.6所示：

图4.6 CMRR仿真电路图由图4.6可测出参数共模抑制比（CMRR），如图4.7所示：

图4.7 CMRR波形图

由图4.7可知，参数共模抑制比（CMRR）：96db@51Hz。

4.4 电源抑制比

构建电源抑制比（PSRR）仿真电路如图4.8所示：

图4.8 PSRR仿真电路图由图4.8可测出参数电源抑制比（PSRR），如图4.9所示：

图4.9 PSRR波形图

由图4.9可知参数电源抑制比（PSRR）：120db@300Hz。

4.5

4.6

5 结论

参考文献

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题目按优点提炼例子：低功耗两级放大器

表格综述数据并且对比三篇论文