隨著集成市場(chǎng)對(duì)高集成度、微小型化便攜式電子設(shè)備需求的不斷增加,使得低壓供電電路系統(tǒng)的需求也不斷增長(zhǎng)。大電流線性驅(qū)動(dòng)功率運(yùn)算放大器作為電子設(shè)備驅(qū)動(dòng)電路的重要組成部分,其市場(chǎng)需求巨大。國(guó)內(nèi)運(yùn)算放大器芯片電路設(shè)計(jì)大多集中在射頻功率放大器、音頻功率放大器及一些通用類(lèi)運(yùn)算放大器的設(shè)計(jì)上,較少涉及大電流輸出的功率運(yùn)算放大器電路的設(shè)計(jì)。本文將研究高輸出電流功率運(yùn)算放大器電路設(shè)計(jì),為大電流線性驅(qū)動(dòng)功率運(yùn)放提供設(shè)計(jì)參考。本文基于0.5μm 5V CDMOS工藝,研究并設(shè)計(jì)了一款低壓大電流輸出的功率運(yùn)算放大器,其最大交流不失真輸出電流為390mA。主運(yùn)放第一級(jí)電路采用NMOS對(duì)管輸入的折疊式共源共柵結(jié)構(gòu)來(lái)獲得足夠的增益,采用Sooch級(jí)聯(lián)的鏡像電流源為負(fù)載,簡(jiǎn)化了電路結(jié)構(gòu),輸出級(jí)采用共漏配置的Class-AB輸出級(jí)電路,獲得軌對(duì)軌滿擺幅輸出(Rail-to-Rail輸出)。優(yōu)化基于V_T設(shè)計(jì)的基準(zhǔn)源電路傳統(tǒng)結(jié)構(gòu),提高其電源抑制比(PSRR),并增加補(bǔ)償電路進(jìn)一步提高基準(zhǔn)電流穩(wěn)定性�；诰�性穩(wěn)壓器(Low Dropout Regulator,LDO)電路中限流電路的設(shè)計(jì)思路,實(shí)現(xiàn)了具有800mA限流功能的大電流功率運(yùn)放的限流保護(hù)電路。另外,該芯片具有由外部高低邏輯電平控制芯片輸出關(guān)斷與開(kāi)啟的功能,使得該設(shè)計(jì)可以滿足更多應(yīng)用場(chǎng)景的需要。過(guò)溫保護(hù)電路模塊使得芯片能夠工作在-40℃~125℃的溫度范圍內(nèi),即滿足工業(yè)溫度范圍標(biāo)準(zhǔn),其增強(qiáng)型設(shè)計(jì)也可以滿足-55℃~150℃的軍用工作溫度范圍要求;鑒于其輸出的線性驅(qū)動(dòng)能力及穩(wěn)定性,該設(shè)計(jì)可以應(yīng)用于智能手機(jī)、攝像機(jī)、天文望遠(yuǎn)鏡等系統(tǒng)中,用于驅(qū)動(dòng)音圈電感實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)對(duì)焦的功能。市面上390mA左右輸出電流的功率類(lèi)芯片大多采用BJT、BCD、FET等工藝,設(shè)計(jì)相對(duì)復(fù)雜,附加成本高。與之相比,本設(shè)計(jì)具有成本優(yōu)勢(shì)和更高的靜電防護(hù)能力。本設(shè)計(jì)最終實(shí)現(xiàn)兩次流片和封裝測(cè)試驗(yàn)證,從測(cè)試結(jié)果來(lái)看芯片基本達(dá)到了設(shè)計(jì)要求,有望實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。
【學(xué)位單位】：湘潭大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類(lèi)】：TN722.77
【部分圖文】：

研究背景路產(chǎn)業(yè)是信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的核心。近年來(lái)，隨著我國(guó)對(duì)集策實(shí)施，我國(guó) IC 產(chǎn)業(yè)得到了迅速發(fā)展。在信息化、智能路的應(yīng)用已經(jīng)滲透到我們生活的方方面面。高度集成化、天文望遠(yuǎn)鏡等電子產(chǎn)品日益成為人們青睞的對(duì)象。對(duì)正常工作需要各功能單元之間的協(xié)同配合才能完成，其輸、處理的重要單元，在信息通訊中起著至關(guān)重要的作大器是模擬集成電路基本的構(gòu)成部分，用于對(duì)模擬信號(hào)應(yīng)用工業(yè)控制、電子通訊、汽車(chē)電子、航空航天、消費(fèi)據(jù)其運(yùn)算放大器的參數(shù)分類(lèi)可分為：通用類(lèi)、精密類(lèi)、類(lèi)等，其中通用型運(yùn)算放大器應(yīng)用最為廣泛[1]。功率運(yùn)中重要的組成部分，在電子通信領(lǐng)域起著關(guān)鍵作用。圖大器廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。

湘潭大學(xué)碩士學(xué)位論文些優(yōu)點(diǎn)使得其成為在模擬電子系統(tǒng)中應(yīng)用最為廣泛的一種輸出級(jí)結(jié)構(gòu)[2-6]。開(kāi)關(guān)類(lèi)功率放大如 D 類(lèi)、E 類(lèi)、F 類(lèi)等輸出信號(hào)的失真較為嚴(yán)重，多用于射頻功率放大電路系統(tǒng)中[7-12]。在線性驅(qū)動(dòng)電路中如驅(qū)動(dòng)音圈電感、感應(yīng)式負(fù)載、電機(jī)等，往往要求輸出有較好的線性度，因此在該部分使用的功率放大器多采用 AB 類(lèi)輸出級(jí)[13-22]。國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)上，作為線性驅(qū)動(dòng)的功率運(yùn)算放大器占有相當(dāng)大的份額，是驅(qū)動(dòng)電路中不可或缺的組成部分。但是，國(guó)產(chǎn)大電流功率運(yùn)算放大器芯片相對(duì)較少，因此對(duì)其作為研究對(duì)象，設(shè)計(jì)出穩(wěn)定性好、輸出電流大、抗干擾能力強(qiáng)的大電流功率運(yùn)算放大器已成為必要。大電流輸出功率運(yùn)算放大器的應(yīng)用場(chǎng)景：用于驅(qū)動(dòng)容性負(fù)載如圖 1.2（a）所示；作為 DAC（數(shù)/模轉(zhuǎn)換）的輸出級(jí)擴(kuò)展輸出如圖 1.2（b）所示，還可以接成單位負(fù)反饋結(jié)構(gòu)構(gòu)成電流緩沖器等。在實(shí)際應(yīng)用中，可以用于手機(jī)攝像機(jī)或者天文望遠(yuǎn)鏡等系統(tǒng)電路中，用來(lái)驅(qū)動(dòng)音圈電感實(shí)現(xiàn)圖像的對(duì)焦[23]。圖 1.3 為天文望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)中驅(qū)動(dòng)電路工作原理。

算放大器已成為必要。輸出功率運(yùn)算放大器的應(yīng)用場(chǎng)景：用于驅(qū)動(dòng)容性負(fù)載如圖AC（數(shù)/模轉(zhuǎn)換）的輸出級(jí)擴(kuò)展輸出如圖 1.2（b）所示，結(jié)構(gòu)構(gòu)成電流緩沖器等。在實(shí)際應(yīng)用中，可以用于手機(jī)攝系統(tǒng)電路中，用來(lái)驅(qū)動(dòng)音圈電感實(shí)現(xiàn)圖像的對(duì)焦[23]。圖 驅(qū)動(dòng)電路工作原理。(a) (b) 1.2 應(yīng)用場(chǎng)景 (a) 驅(qū)動(dòng)容性負(fù)載；(b) 連接 DAC 擴(kuò)展輸出范

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本文編號(hào)：2827984