如何設計軌到軌CMOS運算放大器提高放大器的共模范圍

　　隨著便攜式電子產品的發(fā)展，集成電路電源電壓不斷降低，這就對模擬電路的設計提出了巨大的挑戰(zhàn)。電源電壓的降低直接降低了運算放大器的動態(tài)范圍，影響其應用，因此如何提高運算放大器的共模范圍成為研究的熱點。 本文在深入了解國內外軌到軌運放研究動態(tài)的基礎上，研究了各種軌到軌恒跨導的實現方法，如電流控制法、電壓控制法、寬長比控制法、非匹配模式、背柵驅動法，以及上述方法的具體電路形式，討論了各種恒跨導電路的優(yōu)缺點;研究了運算放大器的輸出級電路，重點是能夠實現軌到軌輸出、低失真的AB類輸出結構，包括前饋型和反饋型AB類輸出結構的工作原理、實現電路和電路優(yōu)缺點。 本文設計了一種前饋型軌到軌恒跨導恒增益的運算放大器。輸入級采用一倍電流鏡控制的互補差分對結構，實現軌到軌和恒跨導性能，通過分析運放電壓增益隨共模電平變化的原因，設計了恒增益控制模塊，采用前饋型工作原理，可以根據共模電平的范圍來開啟或者關閉附加電流源，穩(wěn)定輸出級的輸出電阻，實現運放的電壓增益保持恒定;運放輸出級采用前饋型AB類電路結構，實現運算放大器的軌到軌和低失真輸出，提高了運放的負載驅動能力。 基于Chartered 0.35？ m Embedded EEPROM工藝，采用Cadence Spectre工具進行了仿真，在電源電壓3.3V、電阻負載為200K、電容負載為20pF的情況下，運放在整個共模范圍內總跨導變化僅2%，電壓增益變化僅為1.5%，直流開環(huán)增益為120dB，增益帶寬積為7.8MHz，相位裕度為60.9°，功耗為4.99mW。本運算放大器可望用于移動通訊、個人數字助理、便攜式音響系統(tǒng)、電池監(jiān)測系統(tǒng)等產品中。