【摘要】：隨著集成電路產(chǎn)品廣泛應(yīng)用到民用領(lǐng)域和軍事領(lǐng)域的各個方面,人們對集成電路的性能要求也不斷提高。運算放大器作為模擬集成電路應(yīng)用極為廣泛的單元之一,它不僅用于信號的運算、處理、變換和信號產(chǎn)生電路,而且還用于開關(guān)電路中,其性能會直接影響模擬集成電路系統(tǒng)的性能,更為嚴(yán)重的是會限制系統(tǒng)性能的提升。運算跨導(dǎo)放大器(OTA)是一種省去緩沖輸出的運算放大器,它在模擬集成電路中得到更普遍的應(yīng)用,因此成為微電子領(lǐng)域的研究熱點。本文旨在對基準(zhǔn)電壓源、運算跨導(dǎo)放大器進行深入研究與設(shè)計。本文主要工作包含：(1)針對傳統(tǒng)三極管構(gòu)成的基準(zhǔn)源功耗高、面積大等問題,通過引入MOS管工作在亞閾值區(qū)和數(shù)字控制技術(shù),研究了一種低功耗可校正的電壓基準(zhǔn)源,為電路中的OTA提供了一個穩(wěn)定的參考基準(zhǔn)電壓。所設(shè)計基準(zhǔn)源與傳統(tǒng)基準(zhǔn)源相比,具有低溫漂、可校正、低功耗等優(yōu)點。(2)為了解決在低電壓、深亞微米工藝條件下獲得高增益運算放大器的問題,通過引入電流倍增和分流技術(shù),研究了一種新型高增益可調(diào)單端輸出運算跨導(dǎo)放大器。對該電路進行理論分析和仿真驗證,結(jié)果顯示該OTA的直流開環(huán)增益在61dB至91dB可調(diào),最大靜態(tài)功耗為434uW,最小共模抑制比為114dB,具有高增益和增益可調(diào)的優(yōu)點；此外,根據(jù)對運放的增益和帶寬的研究,針對共源共柵結(jié)構(gòu)的增益和帶寬受限問題,通過引入負(fù)載管分割、高速電流鏡、增益自舉等技術(shù),研究了一種高增益寬帶寬全差分運算跨導(dǎo)放大器。經(jīng)理論分析和仿真顯示,該全差分OTA直流開環(huán)增益為105.4dB,單位增益帶寬為714MHz,相位裕度為84.5°,共模抑制比達136dB,在1MHz時的等效輸入?yún)⒖荚肼暈?17 nv/(?)。該OTA的跨導(dǎo)實現(xiàn)倍增,具有較高的輸出阻抗和增益以及較寬的帶寬特性。(3)根據(jù)對采樣電路和濾波電路的研究,所設(shè)計的OTA實現(xiàn)了流水線ADC中12bit100MHZ采樣電路和多路反饋二階濾波電路的應(yīng)用,性能均達到了設(shè)計指標(biāo)要求。最后,對所設(shè)計的電壓基準(zhǔn)源、單端輸出OTA、全差分輸出OTA、采樣電路和多路反饋二階濾波電路進行了版圖設(shè)計。
【圖文】：

邐第２章邋ＭＯＳ器件與運算放大器工作原理逡逑第２章ＭＯＳ器件與運算放大器工作原理逡逑２．邋１邋ＭＯＳ器件物理基礎(chǔ)逡逑模擬電路設(shè)計的最基本器件就是ＭＯＳ管，因此必須掌握ＭＯＳ器件工作原理。雖然逡逑ＭＯＳ晶體管的一級模型能夠描述電路的工作狀況，但晶體管存在一些潛在的二級效應(yīng)也會逡逑對電路的性能產(chǎn)生直接影響。因而作為模擬電路設(shè)計者，需要深入了解ＭＯＳ器件工作原逡逑理。逡逑２．１．１邋ＭＯＳ管的結(jié)構(gòu)和Ｉ－Ｖ特性逡逑Ｎ型ＭＯＳ（ＮＭＯＳ）器件的簡化剖面結(jié)構(gòu)如圖２－１所示？邋Ｈ個端口分別是柵極（Ｇ）、源極逡逑巧）、漏極（０），，是一個加在柵極與源極之間的電壓＾＾６５控制溝道電流／／＿？的器件。逡逑

邐第２章邋ＭＯＳ器件與運算放大器工作原理逡逑第２章ＭＯＳ器件與運算放大器工作原理逡逑２．邋１邋ＭＯＳ器件物理基礎(chǔ)逡逑模擬電路設(shè)計的最基本器件就是ＭＯＳ管，因此必須掌握ＭＯＳ器件工作原理。雖然逡逑ＭＯＳ晶體管的一級模型能夠描述電路的工作狀況，但晶體管存在一些潛在的二級效應(yīng)也會逡逑對電路的性能產(chǎn)生直接影響。因而作為模擬電路設(shè)計者，需要深入了解ＭＯＳ器件工作原逡逑理。逡逑２．１．１邋ＭＯＳ管的結(jié)構(gòu)和Ｉ－Ｖ特性逡逑Ｎ型ＭＯＳ（ＮＭＯＳ）器件的簡化剖面結(jié)構(gòu)如圖２－１所示？邋Ｈ個端口分別是柵極（Ｇ）、源極逡逑巧）、漏極（０），是一個加在柵極與源極之間的電壓＾＾６５控制溝道電流／／＿？的器件。逡逑
【學(xué)位授予單位】：廣西師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN722.77

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本文編號：2536591