發(fā)布時間：2017-08-31 09:04

  本文關(guān)鍵詞：高性能CMOS運算放大器應(yīng)用研究與設(shè)計

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【摘要】：從二十世紀后期開始,信息和電子技術(shù)領(lǐng)域發(fā)生了革命性的進步和飛速發(fā)展,作為信息和電子產(chǎn)業(yè)的核心元器件,集成電路有力的推動和促進了便攜式消費電子等新型技術(shù)的進步和發(fā)展。運算放大器是模擬集成電路中非常重要的部分,由于各項技術(shù)的飛速發(fā)展,對運算放大器的性能也有了更高的要求。本文提出的高性能CMOS運算放大器,用±0.9V的供電電壓的兩級運放結(jié)構(gòu),采用改進的彌勒補償方式,通過增加一個額外的電路分支,將補償電容與電阻和運算放大器的第二級分離開,產(chǎn)生了一個主極點,一個左半平面零點以及一個非主極點。提高了電路的穩(wěn)定性,獲得了更大的單位增益帶寬以及更高的電源抑制比；利用該兩級運算放大器,本文設(shè)計了一個帶隙基準電壓源,采用Neuteboom電壓源結(jié)構(gòu),并利用不同溫度系數(shù)的電阻對基準電壓源的輸出電壓與溫度關(guān)系曲線進行曲率校正。利用Cadence仿真工具,分別在tt,ff,ss三個工藝角下對輸出電壓與溫度的關(guān)系、輸出電壓與電源電壓的關(guān)系、啟動時間、電源抑制比等性能進行了仿真。在前端仿真結(jié)束后,繪制了運算放大器及帶隙基準電壓源的版圖,通過了設(shè)計規(guī)則檢查及版圖原理圖匹配后,完成了后端仿真。本文設(shè)計的運算放大器增益達91.39dB,電源抑制比111.8dB,單位增益帶寬26MHz,功耗68μW。利用該運算放大器設(shè)計的帶隙基準電壓源,進行曲率校正之后,在ff、tt、ss三個工藝角下仿真得到的溫漂系數(shù)分別為4.25ppm/℃、 7.18ppm/℃。在tt工藝角下,輸出電壓1.17V,電源抑制比62.92dB,啟動時間50ns。實現(xiàn)了具有較低溫漂系數(shù)的基準電壓源的設(shè)計。
【關(guān)鍵詞】：集成電路 運算放大器 高性能 帶隙基準 溫漂系數(shù)
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN722.77
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 1 引言11-21
• 1.1 模擬集成電路概論11-16
• 1.1.1 半導(dǎo)體技術(shù)及模擬集成電路11-12
• 1.1.2 模擬集成電路設(shè)計過程12-14
• 1.1.3 運算放大器的誕生14-16
• 1.2 研究背景及研究意義16-18
• 1.2.1 研究背景及研究意義16-18
• 1.2.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀18
• 1.3 本文研究內(nèi)容及章節(jié)安排18-19
• 1.4 本章小結(jié)19-21
• 2 CMOS運算放大器簡介21-25
• 2.1 理想運放21-22
• 2.2 運算放大器分類22-23
• 2.3 本章小結(jié)23-25
• 3 高性能CMOS運算放大器設(shè)計與仿真25-61
• 3.1 原理圖25-28
• 3.1.1 電路結(jié)構(gòu)的確定25-27
• 3.1.2 電路參數(shù)計算27-28
• 3.2 直流特性分析28-32
• 3.2.1 失調(diào)電壓28-31
• 3.2.2 擺幅31-32
• 3.3 交流特性分析32-41
• 3.3.1 共模抑制比32-36
• 3.3.2 電源抑制比36-38
• 3.3.3 增益38-40
• 3.3.4 單位增益帶寬40-41
• 3.4 瞬態(tài)特性仿真41-45
• 3.4.1 擺率41-43
• 3.4.2 建立時間43-45
• 3.5 其他特性仿真45-50
• 3.5.1 噪聲系數(shù)46-47
• 3.5.2 三階交調(diào)47-50
• 3.6 改進后的運放50-53
• 3.6.1 改進運放原理圖50-53
• 3.7 版圖設(shè)計及后仿真53-59
• 3.7.1 版圖設(shè)計規(guī)則53-54
• 3.7.2 運算放大器版圖設(shè)計及后仿54-59
• 3.8 本章小結(jié)59-61
• 4 帶隙基準電壓源的設(shè)計與仿真61-81
• 4.1 帶隙基準電壓源基本原理61-63
• 4.1.1 負溫度系數(shù)電壓62
• 4.1.2 正溫度系數(shù)電壓62-63
• 4.1.3 實現(xiàn)零溫度系數(shù)的基準電壓63
• 4.2 帶隙電壓基準結(jié)構(gòu)及性能參數(shù)63-65
• 4.2.1 利用PTAT電流產(chǎn)生基準電壓63-65
• 4.2.2 帶隙基準電壓的基本性能參數(shù)65
• 4.3 帶隙基準電壓源的設(shè)計與仿真65-77
• 4.3.1 帶隙基準電壓源原理圖設(shè)計65-67
• 4.3.2 帶隙基準電壓源性能參數(shù)仿真與優(yōu)化67-72
• 4.3.3 帶隙基準電壓源曲率校正72-77
• 4.4 帶隙基準電壓源的版圖設(shè)計與后仿77-80
• 4.4.1 帶隙基準電壓源的版圖設(shè)計77-78
• 4.4.2 帶隙基準電壓源的后端仿真78-80
• 4.5 本章小結(jié)80-81
• 5 結(jié)論81-83
• 參考文獻83-85
• 作者簡歷85-89
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集89

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本文編號：764663