CMOS两级运算放大器调零电路性能分析

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  摘要:本文以基本的二级CMOS运算放大器为基础,主要从结构改进方面入手,讨论了如何提高CMOS运算放大器速度性能并且对电路的容差进行了较为详细的分析。近年来随着CMOS工艺的发展,CMOS运放已经能够实现高增益、高速度、低噪声等高性能要求。本文通过HSPICE和Candence工具在BSIM3V3模型AAl833C05工艺环境下的电路仿真分析了CMOS两级运算放大器调零电路性能。
  关键词:CMOS运算放大器调零电路
  
  引言
  


  
  运算放大器的高速性能主要靠两个重要的参数来衡量,即大信号响应时间和小信号响应时间。大信号响应时间由摆率决定,小信号响应则由建立时间或单位增益带宽来决定。提高运放速度的方法有多种多样,折叠式运算放大器有功耗较大,折叠点处寄生电容高等缺点;采用套筒式运放结构,如果采用二阶结构,则会造成较大的功耗,采用一阶结构则会限制差分输出摆幅;反馈结构放大器也存在问题,一是匹配问题不易实现,二是电路的输出跨导受输出信号的影响较大。
  本文介绍的典型基本二级运算放大器具有结构简单、在密勒电容的调节下工作稳定、有较大的开环增益等特点,但是其单位增益带宽较小,所以通过对基本二级CMOS运放结构增加调零电阻,在不改变其他参数的情况下通过抵消二级极点扩展单位增益带宽。调零电阻偏差分析对实现运算放大器频率特性具有十分重要的意义,通过讨论,本文提出了对调零电阻偏差影响的分析方法。
  
  二级运算放大器调零电路结构设计技术
  
  基本二级CMOS运放结构如图l所示,图1中的M1和M2管决定了运放
  图2
  图3
  图4
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