低电压低功耗CMOS电流反馈运算放大器的设计
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来 越 来 越 受 到研 究 人 员 的 重视 【 ຫໍສະໝຸດ ， ２ ， ｘＹ
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１ 电流反 馈 运 算放 大 器 基本 概 念
电流 反 馈运 算 放 大 器 的代 表 符 号 和 基 本 结 构 如 图 １ 所 示 ， 可 以看 作 是 一 个 第 二代 电 流 传 输 器 和 一 个 电压 它
【 键 词 】 电 流反 馈 运 算 放 大器 ； 路功 耗 ；ＭＯ 关 电 Ｃ Ｓ
【 中图分类号 】Ｔ ４ ２ Ｎ ３
【 文献标识码】Ａ
Ｄｅ ｉ ｎ ｏ ｗ－ ｏ ｔ ｇ ｎ ｗ－ ｏ ｒ ＣＭ ＯＳ Ｃｕ ｒ ｎ ｅ ｄ ａ ｋ Ｏｐ ｒ ｔ ｎ ｌ Ａｍ ｐ ｉ ｅ ｓｇ ｆ Ｌｏ ｖ ｌａ ｅ ａ ｄ Ｌｏ ｐ ｗｅ ｒ ｅ ｔ Ｆ ｅ ｂ ｃ ｅ ａｉ ａ ｏ ｌ ｒ ｉ ｆ
【 摘 要 】设 计 了一种 低 压低 功耗 的 电流 反馈 运 算 放 大 器 （ Ｆ Ａ ， 用 了 ０１ ｍ Ｃ Ｏ Ｃ Ｏ ）采 ． ８ Ｍ Ｓ工 艺 ， 工作 在 ０ 的 电源 电压 下 ， 给 ．Ｖ ９ 并
出 了 Ｓ ｅｔ ｐ ｃ ｅ仿 真 结果 ， ｒ 功耗 为 ２ ５ Ｗ。 输入 采 用 了轨 对 轨 的结 构 以提 高 输 入 电压 摆 幅 ， 出采 用 互 补 输 出结 构 ， 输 出Ｓ 作 在 甲 ４ 输 使 － 乙类 状 态 ， 以降低 电路 的功 耗 。
Ｓ ＩＨ ｉｅ Ｈ ｕｊ ，ＷＡ Ｇ Ｗｅｄｎ ｉ Ｎ ｉｏｇ
（ｃ ｏｌｏ ｎｏｍ ｔ ｎａ ｄ Ｃ ｍ ｎｃ ｉｎ Ｅ ｇｎｅｉｇ ｕｌ ｎｖ ｒｔ ｆＥｅｔ ｎｃＴ ｃｎ ｌ ｙ ｕｌ ４ ０ ４ ｈｎ ） Ｓ ｈｏ ｆ Ｉ ｒ ａｉ ｎ ｏ ｍｕ ｉ ｏ ｎ ｉｅｒ ，Ｇ ｉｎ Ｕ ｉｅｓｙ ｏ ｌｃｒ ｉ ｅｈ ｏｏ ，Ｇ ｉｎ ５ １０ ，Ｃ ｉａ ｆ ｏ ｔ ａ ｎ ｉ ｉ ｏ ｇ ｉ
方 向是 否 和 ， 相 同 ， 有 两 个 方 向 ， 文 中 设 计 的 电 流 ｘ 又 本
反 馈 运 算 放 大 器 中 ，和 ， 的方 向相 同 ， 同 时 流 人 或 同 ｚ ｘ 即 时流 出 。Ｚ端 和 Ｏ 端分 别 是 电流 输 出端 和 电压 输 出端 。
流反 馈 运 算 放 大 器 最 重 要 的 优 点 是 它 不 像 传 统 的 电 压 模 式 的运 放 一 样 受 到增 益 带 宽 积 为 常数 的 限 制 ， 以 实 可
ｐ ｗ ｒ ｄｓ ｉ ａｉｎ ｏ ４ Ｗ ．Ｉ ｔｋ ｓ ｔ ｅ ｒ ｉ ｔ ａｌ ｓ ｕ ｔ ｒ ｏ ｉ ｒ ｖ ｈ ｏｔｇ ｗ ｎ ａ ａ ｉ ｔ ，ａ ｄ ｔ ｅ ｏ ｔ ｕ ｔｇ ｒ ｓ ｏ ｅ ｉｓ ｔ ｆ ２ ５ ｐ ｏ ｔ ａ ｅ ｈ ａｌ ｏ ｒ ｉ ｔ ｃｕ ｅ ｔ ｍｐ ｏ ｅ ｔ ｅ ｖ ｌ ｅ ｓ ｉ ｇ ｃ ｐ ｂ ｌ ｙ ｎ ｈ ｕ ｐ ｔ ｓ ｅ ｗｏ ｋ ｒ ａ ｉ ａ ａ ｌ ｓ ｍｏ ｅ ｔ ｅ ｕ ｅ ｔｅ ｐ ｗｅ ｉｓｐ ｔ ｎ ｓ ａ ｃａ ｓ ＡＢ ｄ ｏ ｒ ｄ ｃ ｈ ｏ ｒ ｄ ｓｉ ａｉ ． ｏ
ｒ ｓ ｌｓ ｒ ｇｖ ｎ ｓｎ ０． ｅ ｕｔ ａｅ ｉｅ ｕ ｉｇ １ Ｉ ８ ｘｍ ＣＭ ＯＳ ｅ ｈ ｌｇ ｆｒ ｈｅ ｏ ｓ ｄ ｔｃ ｎｏｏ ｙ ｏ ｔ ｐｒｐｏ ｅ ＣＦＯＡ ａ ｉ ｏ ｅ ａｅ ａ ｓ ｐ ｙ ｏｔ ｇ ｏ ０． ｎｄ ｔ ｐ ｒ ｔｓ ｔ ｕｐ ｌ ｖ ｌａ ｅ ｆ ９ Ｖ ｗｉｈ ｔｔｌ ｔ ａ ｏａ
Ｉａｔ＆ ａｐｉａｉｎ ｒ Ｐ ｓ ｐｌ ｔ ｓ ｃ ｏ
ｌ 器件与应用
文章 编 号 ：０ ２ ８ ９ ２ ） ３ ０ ４ — ３ １ ０ — ６ ２（０１ ０ — ０ ０ ０ １
低 电压低功耗 Ｃ ＭＯＳ电流反馈运算放大器的设计
石 慧杰 ． 卫 东 王
（ 林 电子科 技 大 学 信 息与 通信 学 院 ， 西 桂 林 ５ １ ０ ） 桂 广 ４ ０ ４
【 ｙｗ ｒｓ Ｆ Ａ ｐ ｗ ｒ Ｃ Ｓ Ｋｅ ｏ ｄ 】Ｃ Ｏ ； ｏ ｅ； ＭＯ
０ 引 言
电流 反 馈 运 算 放 大 器 （ Ｆ Ａ 是 ２ 纪 ９ 代 初 Ｃ Ｏ ） ０世 ０年
期 迅 速 发展 起 来 的超 高 速 运放 。电流 反馈 这个 术 语 描 述 的是 ： 负 反 馈 闭 环 工 作 时 ， 在 由输 出 端 反 馈 到 低 阻抗 反 相输 入 端 的 反馈 量 是 电 流 。电流 反 馈 运 算放 大 器 是 一 个 四端 口的器 件 ，它 可 以工 作 在 电压 或 电 流模 式 下 ， 利 用 它 可 以很 容易 地 实 现 集成 电路 中 的一 些通 用 模 块 。电
【 ｂ ｔ ｃ】Ａ ｌ ｏｔ ｅｌ ｏ ｅ Ｃ ｒ ｎ ｅｄ ａｋＯ ｅａ ｏａ Ａ ｐｉｅ Ｃ Ｏ Ａ ｓ ａ ｔ ｏ ｖｌｇ ｏ ｐｗ ｒ ｕｒ ｔ ｅｂｃ ｐｒｔ ｎｌ ｍ ｌ ｒ（ Ｆ Ａ）ｉ ｐｏｏｅ ｎｔｉ ｐ ｐｒ Ｓ ｅｔ ｉ ｕａｏ ｒ ｗ ａ ｗ ｅ Ｆ ｉ ｉ ｆ ｓ ｒｐ ｓｄ ｉ ｈｓ ａｅ． ｐｃｒ ｓ ｌ ｉ ｅ ｍ ｔｎ
现 增 益 和 带 宽 的独 立 调 节 ， 因此 可 以提 供 更 高 的 速 度 和
图 １ Ｃ Ｏ 的符 号 和 基 本 结构 ＦＡ
电 流 反 馈 运 算 放 大 器 中 各 电 压 和 电 流 量 之 间 的 关
系 为
０ １ Ｏ ０ ｌ
更 快 的转 换 速 率 ， 高 性 能 视 频 系统 、 速 通信 系 统 、 在 高 高 速 精 密 ＡＤ及 ＤＡ转 换 领 域 中有 较 高 的 应 用价 值 ， 年 ／ ／ 近
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０ ０ ０ ０
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１ 电流反 馈 运 算放 大 器 基本 概 念
电流 反 馈运 算 放 大 器 的代 表 符 号 和 基 本 结 构 如 图 １ 所 示 ， 可 以看 作 是 一 个 第 二代 电 流 传 输 器 和 一 个 电压 它
【 键 词 】 电 流反 馈 运 算 放 大器 ； 路功 耗 ；ＭＯ 关 电 Ｃ Ｓ
【 中图分类号 】Ｔ ４ ２ Ｎ ３
【 文献标识码】Ａ
Ｄｅ ｉ ｎ ｏ ｗ－ ｏ ｔ ｇ ｎ ｗ－ ｏ ｒ ＣＭ ＯＳ Ｃｕ ｒ ｎ ｅ ｄ ａ ｋ Ｏｐ ｒ ｔ ｎ ｌ Ａｍ ｐ ｉ ｅ ｓｇ ｆ Ｌｏ ｖ ｌａ ｅ ａ ｄ Ｌｏ ｐ ｗｅ ｒ ｅ ｔ Ｆ ｅ ｂ ｃ ｅ ａｉ ａ ｏ ｌ ｒ ｉ ｆ
【 摘 要 】设 计 了一种 低 压低 功耗 的 电流 反馈 运 算 放 大 器 （ Ｆ Ａ ， 用 了 ０１ ｍ Ｃ Ｏ Ｃ Ｏ ）采 ． ８ Ｍ Ｓ工 艺 ， 工作 在 ０ 的 电源 电压 下 ， 给 ．Ｖ ９ 并
出 了 Ｓ ｅｔ ｐ ｃ ｅ仿 真 结果 ， ｒ 功耗 为 ２ ５ Ｗ。 输入 采 用 了轨 对 轨 的结 构 以提 高 输 入 电压 摆 幅 ， 出采 用 互 补 输 出结 构 ， 输 出Ｓ 作 在 甲 ４ 输 使 － 乙类 状 态 ， 以降低 电路 的功 耗 。
Ｓ ＩＨ ｉｅ Ｈ ｕｊ ，ＷＡ Ｇ Ｗｅｄｎ ｉ Ｎ ｉｏｇ
（ｃ ｏｌｏ ｎｏｍ ｔ ｎａ ｄ Ｃ ｍ ｎｃ ｉｎ Ｅ ｇｎｅｉｇ ｕｌ ｎｖ ｒｔ ｆＥｅｔ ｎｃＴ ｃｎ ｌ ｙ ｕｌ ４ ０ ４ ｈｎ ） Ｓ ｈｏ ｆ Ｉ ｒ ａｉ ｎ ｏ ｍｕ ｉ ｏ ｎ ｉｅｒ ，Ｇ ｉｎ Ｕ ｉｅｓｙ ｏ ｌｃｒ ｉ ｅｈ ｏｏ ，Ｇ ｉｎ ５ １０ ，Ｃ ｉａ ｆ ｏ ｔ ａ ｎ ｉ ｉ ｏ ｇ ｉ
方 向是 否 和 ， 相 同 ， 有 两 个 方 向 ， 文 中 设 计 的 电 流 ｘ 又 本
反 馈 运 算 放 大 器 中 ，和 ， 的方 向相 同 ， 同 时 流 人 或 同 ｚ ｘ 即 时流 出 。Ｚ端 和 Ｏ 端分 别 是 电流 输 出端 和 电压 输 出端 。
流反 馈 运 算 放 大 器 最 重 要 的 优 点 是 它 不 像 传 统 的 电 压 模 式 的运 放 一 样 受 到增 益 带 宽 积 为 常数 的 限 制 ， 以 实 可
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Ｉａｔ＆ ａｐｉａｉｎ ｒ Ｐ ｓ ｐｌ ｔ ｓ ｃ ｏ
ｌ 器件与应用
文章 编 号 ：０ ２ ８ ９ ２ ） ３ ０ ４ — ３ １ ０ — ６ ２（０１ ０ — ０ ０ ０ １
低 电压低功耗 Ｃ ＭＯＳ电流反馈运算放大器的设计
石 慧杰 ． 卫 东 王
（ 林 电子科 技 大 学 信 息与 通信 学 院 ， 西 桂 林 ５ １ ０ ） 桂 广 ４ ０ ４
【 ｙｗ ｒｓ Ｆ Ａ ｐ ｗ ｒ Ｃ Ｓ Ｋｅ ｏ ｄ 】Ｃ Ｏ ； ｏ ｅ； ＭＯ
０ 引 言
电流 反 馈 运 算 放 大 器 （ Ｆ Ａ 是 ２ 纪 ９ 代 初 Ｃ Ｏ ） ０世 ０年
期 迅 速 发展 起 来 的超 高 速 运放 。电流 反馈 这个 术 语 描 述 的是 ： 负 反 馈 闭 环 工 作 时 ， 在 由输 出 端 反 馈 到 低 阻抗 反 相输 入 端 的 反馈 量 是 电 流 。电流 反 馈 运 算放 大 器 是 一 个 四端 口的器 件 ，它 可 以工 作 在 电压 或 电 流模 式 下 ， 利 用 它 可 以很 容易 地 实 现 集成 电路 中 的一 些通 用 模 块 。电
【 ｂ ｔ ｃ】Ａ ｌ ｏｔ ｅｌ ｏ ｅ Ｃ ｒ ｎ ｅｄ ａｋＯ ｅａ ｏａ Ａ ｐｉｅ Ｃ Ｏ Ａ ｓ ａ ｔ ｏ ｖｌｇ ｏ ｐｗ ｒ ｕｒ ｔ ｅｂｃ ｐｒｔ ｎｌ ｍ ｌ ｒ（ Ｆ Ａ）ｉ ｐｏｏｅ ｎｔｉ ｐ ｐｒ Ｓ ｅｔ ｉ ｕａｏ ｒ ｗ ａ ｗ ｅ Ｆ ｉ ｉ ｆ ｓ ｒｐ ｓｄ ｉ ｈｓ ａｅ． ｐｃｒ ｓ ｌ ｉ ｅ ｍ ｔｎ
现 增 益 和 带 宽 的独 立 调 节 ， 因此 可 以提 供 更 高 的 速 度 和
图 １ Ｃ Ｏ 的符 号 和 基 本 结构 ＦＡ
电 流 反 馈 运 算 放 大 器 中 各 电 压 和 电 流 量 之 间 的 关
系 为
０ １ Ｏ ０ ｌ
更 快 的转 换 速 率 ， 高 性 能 视 频 系统 、 速 通信 系 统 、 在 高 高 速 精 密 ＡＤ及 ＤＡ转 换 领 域 中有 较 高 的 应 用价 值 ， 年 ／ ／ 近