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芯片设计中的运算放大器与跨导放大器设计.docx
资料介绍
芯片设计中的运算放大器与跨导放大器设计
运算放大器（运放）和跨导放大器（OTA）是模拟集成电路中最基础、应用最广泛的构建模块，是连接模拟信号处理链路的"万能积木"。从直流偏置到精密放大，从有源滤波到模数转换，运放和OTA的性能直接决定了模拟系统的精度、速度和功耗。本文将从运放的基本拓扑、频率补偿、噪声分析、OTA架构、轨到轨输入输出以及先进设计技术等方面，系统阐述运算放大器与跨导放大器的设计方法。
运放的基本拓扑
运放的基本拓扑由差分输入级、增益级和输出级三部分组成。
1. 差分输入级：差分输入级提供高输入阻抗和对共模信号的抑制能力。基本差分对使用两个匹配的MOSFET（或BJT）和尾电流源，将差分输入电压转换为差分电流。差分输入级的跨导
（MOSFET在饱和区）。输入级的共模抑制比（CMRR）由匹配精度和尾电流源输出阻抗决定，典型值为60~100 dB。
2. 增益级：增益级提供运放的主要电压增益，通常采用共源共栅（Cascode）结构或折叠共源共栅（Folded Cascode）结构。Cascode结构通过共栅管提高输出阻抗，使单级增益可达60~80 dB。折叠Cascode结构在低电源电压下具有更好的共模输入范围，是低压运放中最常用的增益级拓扑。
3. 输出级：输出级提供足够的输出电流驱动负载，并具有低输出阻抗。Class-AB输出级在静态功耗和输出摆幅之间取得平衡，通过偏置电路使输出管在静态时处于微导通状态，在大信号时输出大电流。Class-AB输出级的静态电流由偏置电路决定，通常为100 μA~1 mA。
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| 1786060978芯片设计中的运算放大器与跨导放大器设计.docx | 40K |
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