Virtuoso IC618-二级运放电路设计

二级运放电路设计

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性能参数指标

VDD	3.3V
VSS	0V
偏置电流	10uA
静态功耗	≤1mW
开环增益	≥70dB
相位裕度	≥60°
单位增益带宽	≥40MHz
共模抑制比	≥60dB
输入失调电压	≤0.5mV
转换速率	≥30V/us

1.增益

Gm1为差分输入级PM0，PM1的跨导，g02,g04为PM2，NM4的阻抗

2.NMOS/PMOS管I/V特性曲线

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根据饱和电流公式，需要先通过MOS管的V/I特性曲线求出Kn.通过扫描Vgs得出电压-电流关系图，根据得到的数据列出对应的方程。

NMOS-V/I

依次扫描vgs(0.8-1.2),取vds=1v,1.5v下的数据

PMOS-V/I

同NMOS

仿真的输入电V压3.3V，VGS设定为变值，根据扫描的两组I-V仿真数据得到得曲线可以计算出该工艺下的栅氧参数。

3.理论分析

3.1运放增益

首先，根据性能指标来分析，使运放增益达到70dB，本次采用二级结构的设计。第一级采用五管运放机构，第一级的增益可以轻松达到40db左右；第二级增益级采用共源放大级，让NMOS作放大级，PMOS作电流源负载。两级结构的结合是的增益可以轻松达到70dB。

3.2噪声分析

采用PMOS作为差分输入段，首先从噪声角度分析来看，PMOS管的噪声本来来说比NMOS噪声要低。负载端是一个NMOS电流镜结构，保持两路的电流相等，但也带来了较大的1/f噪声，所以尽可能使这两个NMOS管的L长一点。

3.3频率补偿

在第一级和第二级加入RC频率补偿电路，也有一点滤波效果。补偿电容的加入可以主极点往后拉远离次级点，这样可以使电路稳定性更好。电阻使用一个PMOS管来代替，使其工作在线性区可以充当电阻来使用。

3.4单位增益带宽积

补二级运放10ua设计，来不及更