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电流反馈运算放大器(Current Feedback Operational Amplifier,简称 CFOA)是一种新型高速运放,其显著特点是:电路具有与增益无关的高线性带宽,不存在增益带宽积限制;同时在转换速率、频率特性、动态范围等方面也具有良好的性能。 本文把CFOA归纳为传统结构的CFOA和新结构的CFOA这两种不同类型,对它们的闭环结构作了详细的分析。电路的设计采用了0.18μm CMOS工艺,电源电压1.8V,用Cadence IC软件对电路进行了设计和仿真。本文主要工作有: (1)设计了一个传统结构的CFOA,其第一级是第二代的电流传输器(CCII+),第二级是电压缓冲级。它的输入采用了轨到轨的结构以增大电压跟随范围;输出采用了AB类推挽结构,在降低功耗的同时提高了电流的驱动能力;仿真结果表明该CFOA的电压跟随摆幅为0V~1.8V,电压跟随的-3dB带宽为322.8MHz,电流驱动能力为-1.2mA~1.2mA,X端的小信号阻抗为50Ω,Z端的小信号阻抗为220KΩ,共模抑制比为46.29dB,静态功耗为406.8μW。 (2)设计了一个新结构的 CFOA,其第一级为 CCII+,第二级为运算放大器。第一级CCII+的输入采用了轨到轨的结构以增大电压跟随范围,输出采用了AB类推挽结构以降低功耗,第二级的运放采用了带调零电阻的密勒补偿方式以改善运放的频率响应。仿真结果表明第二级的运放增益为72.37dB,单位增益带宽为370MHz,相位裕度60°。CFOA的电压跟随摆幅为80mV~1.8V,电压跟随的-3dB带宽为430 MHz,电流驱动能力为-700μA~700μA,X端的小信号阻抗约为160Ω,Z端的小信号阻抗为228 KΩ,共模抑制比为79.4dB,静态功耗为455.4μW。 (3)在对带隙基准源进行深入理解的基础上设计了一个低温漂系数,低功耗,多输出的带隙基准电压源,该基准电压源可以输出0.9V和0.5V的稳定电压,温漂系数仅为3.36ppm/℃,功耗100μW,电源抑制比在10KHz时分别为45.62dB和50.73dB,10MHz时为23.34dB和28.51dB。 (4)对这两个CFOA分别进行了版图设计和验证,后仿的数据可以很好的吻合电路的原理图仿真结果。最后给出了一个基于所设计的 CFOA的开关电容滤波器,该滤波器可以实现带通和低通的滤波特性。