——跨导放大器设计实验报告
学院：电信学院
拆装螺杆料筒班级：微电子23班
姓名：游晓东
学号：2120503069
一、设计指标
二、电路结构
确定电路结构的原因：
① 根据设计指标
② 电路结构对称，匹配度高，,Offset CMRR 性能指标好
③ 电路稳定性好，只有一个主极点
④ 该电路为差分输入，单端输出，共模抑制比大，输出共模点较稳定 三、电路原理概述
该电路主要由三部分组成：带隙基准电流源、偏置电路、跨导放大器 9~21M M 构成一个跨导放大器，其中13M 为尾电流源，向输入的差动对管提供电流偏置。11,12M M 为输入差分对管，将小信号电压转换成小信号电流。9,14M M 和10,17M M 为两个对称的电流镜，比例复制小信号电流。14,15M M 与16,17M M 为共源共栅结构，可以提高输出阻抗和开环增益。18,19,20,21M M M M 为低压共源共栅电流镜，可以作为单端输出并且提高输出摆幅。 0~8M M 构成偏置电路部分，为跨导放大器提供偏置电流。
22~34,0~2,0~2M M Q Q R R 构成带隙基准电流源部分，为电路提供基准电流源。
四、设计过程
1. 分配电流
根据静态电流250A μ限制，分配带隙基准电流源部分20A μ，偏置电路部分10A μ（其中每一路2A μ），跨导放大器部分210A μ。
分配14,17M M 的偏置电流14M I 时主要考虑三个指标：,,GBW SR GM
GM 要求900~1100/A V μ，因此GM 取1000/A V μ。由于11GM B gm =⋅，B
为14,9M M 的偏置电流之比，因此111000/B gm A V μ⋅= （1）
GBW 要求大于3MHZ 。112L
B gm GBW带隙基准
折叠篮
C π⋅=
缘114⋅，因此11566/B gm A V μ⋅> （2） SR 要求大于3/V S μ。92M L
B I SR
C ⋅=，因此9290M B I A μ⋅> （3） 由于9112M O
D I gm V =，若OD V 取0.2V ，则由（1）得9100M B I A μ⋅=，由（2）得956.6M B I A μ⋅>，由（3）得945M B I A μ⋅>。综上9M B I ⋅取100A μ，即14M I 取100A μ，则9M I 取10A μ
2. 分配Vod
根据输入共模范围0.1~1V ，分配9100.2OD OD V V V ==，130.6OD V V =，考虑到11,12M M 的gm 影响开环增益，在电流确定的情况下，1112,OD OD V V 应取小一些0.2V 。由于9100.2OD OD V V V ==，因此14170.2OD OD V V V ==
根据输出摆幅0.6~1.2V 及输出共模点0.9V 分配15160.2O D O D V V V ==，19210.3OD OD V V V ==，1820 1.7OD OD V V V ==
对苯树脂根据跨导放大器部分的设计，偏置电路部分0127,,,OD OD OD OD V V V V 可取0.2
V ，30.6OD V V =，42OD V V =，560.5OD OD V V V ==，80.4OD V V =
3. 计算宽长比及栅长的选择
由1,2可得每个晶体管的偏置电流及过驱动电压，利用公式
22OX OD W I L C V μ=⋅，即可计算出每个晶体管的宽长比。热风锅炉
为了减小沟道长度调制效应，提高输出电阻，9~12,14~21M M M M 的L 取1m μ， 为了提高CMRR ，13M 的L 取10m μ，0~8M M 由于起到电流镜的作用，因此L 取10m μ。
4. 调整开环增益、相位裕度、PSRR
通过仿真发现开环增益小了一点，提高18,20M M 的栅长L 至10m μ
由于该电路为只有一个主极点且次极点频率相对单位增益频率距离较远，因此相位裕度较容易满足要求。
由于该电路为差动输入且电路结构比较对称，匹配度高，因此PSRR 较大。
5. 根据仿真结果，微调宽长比
仿真中发现电源电压为2.5V 时，15,16M M 管易进入线性区，因此继续缩小9,10,14~17M M M M 的OD V 。
带隙基准电流源部分的设计参考实验讲义。
五、仿真结果
整体电路仿真：
1. VDD =3.6V
a.全典型模型，Temp=27℃
图1 输入电压-输出电压的直流扫描图形（3.6V，全典型）
图2 输入电压-输出电压的直流扫描图形及其斜率（3.6V，全典型）由图1、图2可得，差模开环增益为2246，输出的直流失调电压为
943.290043.2
mV mV mV
-=，输入的直流失调电压为43.2
19.2 2246
mV
V
μ
=
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议