密勒补偿运算放大器的设计和优化

1、密勒补偿运算放大器的设计密勒补偿运算放大器的设计和优化和优化 指导老师：指导老师： 制作人制作人 ： 专专 业业 ： 苏州科技学院天平学院密勒补偿运算放大器的设计与优化密勒补偿运算放大器的设计与优化基本放大单元1简单电阻负载简单电阻负载运算放大器的运算放大器的参数分析和讨参数分析和讨论论单级运放2单级运放共源单级运放共源放大器的参数放大器的参数分析与讨论分析与讨论二级密勒3主要设计部分主要设计部分参数提取4设计中需要使设计中需要使用到的参数的用到的参数的提取过程提取过程一、基本放大单元一、基本放大单元(/ /)(/ /)outvDDSnonmDDSinVWARRKVgRRVL 可知， 运放增益

2、的大小与电路的跨导和负载总电阻的大小有关。 而电路的跨导是 ，当晶体管的222DSmonDSonIWWgKnVKnILLV 输入电流和过驱动电压固定时，负载电阻影响其增益。 而改变负载电阻大小只是最基本改变增益方法。 电阻负载运放原理图n 由上两个公式可知，增益大小应该与多个因素有关。n 由增益计算公式 电阻负载运放电阻负载运放l 实际中的运放是不可能确定准确的负载电阻来实现的，我们一般采用晶体管作为负载，通过调节晶体管的参数来实现我们所需要的负载的大小。l 这里借用共源放大这种单级放大运放来了解运放的设计和调整过程。二、单级运放二、单级运放VoutNM1PM1PM2VGVbpI13.3V 共

3、源放大器设计原理图共源放大器共源放大器共源共栅运算放大器共源共栅运算放大器 u 偏置电路由理想电流源与MP2组成，MP2将电流源的电流信号转化为电压信号。MP1与MP2组成电流镜，MP2再将电压信号转化为电流信号。这样做事为了得到一个稳定的输入电流。u 这里为了测试的准确性，没有加入负载电容。运用共源共栅运放的好处是可以不损失带宽简化电路并且降低功耗。MN1MN2MP1MP2VoutVbpVbnVG3.3VI1 共源共栅运放设计原理图共源共栅运放设计原理图三、二级密勒三、二级密勒密勒补偿运放的设计与优化密勒补偿运放的设计与优化设计工艺指标设计工艺指标M1M2M3M4M5M6M7M8VddVss

4、Vin-Vin+CcCLVoutIABC设计原理图设计原理图测试原理测试原理共模输入范围仿真电路共模输入范围仿真电路共模抑制比仿真电路共模抑制比仿真电路瞬态仿真电路瞬态仿真电路输出端和反向输入输出端和反向输入端相连，同向输入端相连，同向输入端加直流电压从端加直流电压从-2.5V到到2.5V进行扫进行扫描。描。共差模直流输入均为共差模直流输入均为0V，直，直流输入为流输入为1V。将运算放大器的输将运算放大器的输出端与反向输入端出端与反向输入端相连，同向输入端相连，同向输入端加入脉冲信号。加入脉冲信号。参数估计部分参数估计部分得到各点电压后，确定各个晶体管的输入电压根据测得的参数Kn (p)的值估

5、算第一级宽长比根据公式关系推导确定第二级宽长比根据压摆率SR确定输入电流，根据功耗要求确定总电流根据摆幅和共模输入范围确定主要节点电压根据节点电压、阀值电压输入电压确定过驱动电压改变密勒电容和输入脉冲电平影响分析改变密勒电容和输入脉冲电平影响分析p改变密勒电容，会改变的参数p输入大信号和小信号对建立时间和压摆率的影响参数分析表参数分析表建立时间随密勒电容的增大而增大，我们需要的建立时间的大小不能太大或太小，要适合观察。小信号输入时的压摆率是偏小的，不符合我们设计的指标要求。四、参数提取四、参数提取NMOS晶体管参数提取电路原理图PMOS晶体管参数提取电路原理图这里提取的参数为晶体管的沟道长度调制系数 以及参数( )n p( )n pK()()2()dn pn pon pIKWVL( )( )1n pdn ponIR总结总结一、本次设计采用基于一、本次设计采用基于SMIC 0.18um 3.3VSMIC 0.18um 3.3V厚氧化厚氧化珊工艺的珊工艺的MOSMOS管开始进行。管开始进行。二、主要做了二、主要做了MOSMOS管的参数分析，分析的过程即管的参数分析，分析的过程即是优化的过程。是优化的过程。三、两组成员均成功实现。三、两组成员均成功实现。四、本次设计的最大创新在于采用密勒