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随着当前电子产品的日新月异,性能上的不断攀升,使得对于硬件电路,特别是半导体集成电路芯片的需求越来越高。运算放大电路作为许多模拟系统和混合数字信号系统中的一个组成部分,而且也是构成这些系统的基本单元,在进行设计和优化中占据着一个重要的位置。运算放大器单元性能的提高,能够使得整个系统的性能上一个台阶。目前国内的研究工作不是很多,而且主要集中在高速的信号处理以及低功耗等应用环境。本文基于运算放大器基本设计原理,成功设计出一种具有较宽带宽的高精度低失调运算放大器及滤波电路。 本文主要完成以下几项工作: 1.对国内外相关的研究动态进行了仔细的调研,分析了衡量CMOS运算放大电路的主要指标,如:开环增益、输出摆幅、转换速率、噪声等;仔细比较了目前常见的全差分放大电路结构,主要有:基本的全差分结构、折叠式结构(folded—cascade)、套筒式结构(telescopic)。 2.根据对高精度运算放大器技术指标的综合考虑,设计出两级的CMOS高精度运算放大器和它的偏置电路,特别对其中的折叠式共源共栅输入级,Class—AB类输出级结构、偏置电路、频率补偿电路以及噪声特性进行了详细的分析。另外,为了得到可靠性较高的高精度电流源,专门设计了一款带隙电流源(Band-gap)电路,从而使整个运算放大器的高精度实现得到了保证。 3.在Cadence公司的ADE环境下,使用Spectre模型对电路进行仿真,仿真结果表明运算放大器的开环增益达到84dB,-3dB带宽达到12kHz,转换速率为400v/ns,达到了我们预期的设计指标,充分说明了本次设计的正确性。 4.采用了Chartered 0.35μm硅栅四层金属布线的CMOS工艺进行版图设计,整个版图均采用全定制设计方法完成。