两级运放设计实例

1两级运放设计贾海珑2010.10Email:[e-mail]2典型CMOS运放3指标(Spec)●管子长度≥0.8μm●管子宽度≥1μm●面积≤10000μm2●负载电容=3pF●共模输入电压固定在（VDD+VSS）/2●输出动态范围[0.1(VDD-VSS),0.9(VDD-VSS)]●静态功耗≤2mW●开环直流增益≥80dB●单位增益带宽≥40MHz●相位裕量≥60degree●转换速率≥30V/us●共模抑制比≥60dB●负电源抑制比≥80dB●等效输入噪声≤300nV/HZ@1KHz●输入失调电压≤0.5mV4设计分析——开环增益Av5频率特性和相位补偿6频率特性和相位补偿7频率特性和相位补偿8频率特性和相位补偿9频率特性和相位补偿10频率特性和相位补偿11频率特性和相位补偿12等效输入噪声13转换速率Slewrate(SR)14输入失调电压15偏置电路16偏置电路17偏置电路18手工计算给定运放工作的正电源电压为5V，负电源电压为0V。由设计指标的要求，静态功耗不大于2mw，所以电源提供的总电流必须不大于400uA。首先进行电流分配：偏置电路各分配10uA；将第二级分配尽可能大的电流，定为290uA；剩余的90uA分配给第一级电路。并且这样的分配可以保证在Cc小于3pf的时候满足SR不小于30V/uS的要求。具体的设计，先从等效输入噪声入手。19等效输入噪声20非主极点确定M621失调电压关系22确定M5，M723偏置部分与频率补偿24偏置部分与频率补偿25偏置部分与频率补偿26Hspice仿真调试运放1）.OP分析在Spectre中，直接用DC工作点分析就可以得到，验证运放是否满足功耗要求。在后续各项运放性能仿真中，将Hspice仿真方法转为Spectre仿真方法。27失调电压分析offset28共模输入电压范围29动态输出范围30交流小信号分析31共模抑制比32转换速率SR将输出端全部反馈回反相输入端，即将运放接成单位增益放大器，然后在同相输入端分别加正、负阶跃脉冲，进行瞬态分析，即可得到SlewRate的值。vin1vi2gndpulse05v1us001us2usvin2vi150.tran1ns3us测得SR为35V／us。33等效输入噪声34设计结果小结35