1. 研究目的与意义
随着集成度的提高及便携式电子应用的发展,低压低功耗技术愈来愈重要。然而,电源电压的下降对模拟电路的设计是一个挑战。如今模拟电路的典型电源电压大约是2.5~3伏,但是发展的趋势表明电源电压将是1.5伏,甚至更低。在这种情况下,国内外研究人员的很多精力花在设计适用于标准CMOS工艺的低压电路结构。 在模拟IC中,最典型的电路之一是运算放大器,许多模拟电路中都会用到它,所以设计低压低功耗的运算放大器显得尤其重要。运算放大器是模拟电路中最重要的单元电路,在各种模拟电路和数模混合电路中得到了广泛的应用在。低压低功耗的模拟电路是当今模拟电路设计的一个热点。随着电源电压的降低,信号的动态范固减小,运算放大器通常需要实现轨对轨的输入和输出。
2. 课题关键问题和重难点
R2R输入级关键点
1、若电路工作在弱反型区,且PMOS管和NMOS管的值电压为0.8V,则其最小电源电压为1.6V。
2、若电路工作在强反型区,则最小电源电压增大。当栅源电压为1V,Vdsat为0.25V时,最小电源电压约为2.5V。
3. 国内外研究现状(文献综述)
运算放大器概述
我们粗略地把运放定义为高增益的差动放大器。所谓高,指的是对应用,其增益已足够了,通常增益范围在101~105。由于运放一般用来实现一个反馈系统,其开环增益的大小根据闭环电路的精度要求来选取。
20年前,多数运放被设计成通用的模块,适用于各种不同应用的要求。这些努力,企图制造一种理想的运放,例如,具有非常高的电压增益(>105),非常高的输入阻抗以及非常低的输出阻抗。但是却以牺牲其它性能为代价,例如速度、输出摆幅和功耗。
4. 研究方案
运算放大器采用两级运放的结构。运放的第一级采用互补差分对结构以实现轨对轨输入,采用折叠式共源共结构实现第一级的高增益。采用电流镜技术来实现输入级的跨导的恒定。输出级采用共源结构的互补甲乙类输出结构,提高了输出电压的范围和效率,达到了轨对轨输出。设计了一个带隙基准电压源,给运放提供较稳定的偏置电压和偏置电流。偏置电路采用共源共电流镜,以实现较高的电源抑制比。运放的频率补偿采用共栅频率补偿的方法,以消除右半平面的低频零点。
5. 工作计划
第1周: 在毕设系统中下载任务书并审题,查找文献。
第2周: 完成文献的翻译,撰写开题报告,经导师审核确认后上传毕设系统。
第3周: 通过对文献的梳理完成电路的总体布局和设计方案。
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