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随着无线通信技术的快速增长,基于Si工艺的半导体器件和集成电路已经不能满足发展需求。SiGe BiCMOS技术具有高性能、低成本的特点,可以很好地满足发展需要,因此对SiGe BiCMOS技术进行研究有非常实际的意义。论文通过对SiGe HBT原理和SiGe BiCMOS电路特点的研究,设计出SiGe HBT器件和SiGe BiCMOS高速运算放大器。首先,通过分析SiGe HBT直流特性和频率特性,给出了SiGe HBT器件电学参数与结构参数的关系以及优化设计原则。随后进行器件结构设计并利用Medici软件对器件结构进行模拟。仿真结果显示器件的共射电流增益β为300,特征频率fT超过30GHz。其次,通过对SiGe BiCMOS运算放大器中电路单元的研究,并结合运放实际设计指标,选择套筒式共源共栅结构作为运放的主体结构以确保高速、高增益的实现。在具体电路设计过程中,根据SiGe HBT和MOS器件的特点,合理使用两种器件以实现优势互补。输入级的设计采用SiGe BiCMOS达林顿结构,在保留SiGe HBT高跨导优势的基础上充分利用MOS器件来提升运放输入电阻,此外,基于输入级中SiGe HBT良好的噪声特性,运放的输入参考噪声电压可以大大降低。为了获得高输出摆幅,设计低压共源共栅电流镜为运放提供偏置。共模反馈电路采用工作在饱和区的MOS差分对来实现,提高了共模反馈回路增益,加强对共模输出电压的控制。根据TSMC 0.35μm SiGe BiCMOS工艺模型,利用Cadence Spectre模拟软件对所设计电路进行模拟仿真。模拟结果显示,在3.3V单电源下,功耗23mW,直流开环增益87dB,单位增益带宽2GHz,相位裕度59.3°,双端输出摆幅2.4V,输入参考噪声电压4.0nV/Hz1/2,建立精度0.01%,建立时间1.6nS。在版图设计方面,为了减小失配,运放差分输入管采用共中心版图,并使偏置电路远离核心电路。同时差分输入管采用尽可能少的叉指,减小寄生电容对电路频率特性的影响。