本文中，小編將對CMOS運放設計予以介紹，如果你想對它的詳細情況有所認識，或者想要增進對它的了解程度，不妨請看以下內(nèi)容哦。
一、CMOS運放
CMOS運放是一種常用的運算放大器，具有其獨特的特性和應用。CMOS運放的主要特點包括：
開環(huán)輸出阻抗：CMOS運放的開環(huán)輸出阻抗相對復雜，與帶寬和靜態(tài)電流等因素密切相關(guān)。不同型號的CMOS運放在開環(huán)輸出阻抗上存在顯著差異。此外，即使是同一型號的運放，由于輸出負載吸取的直流電流不同，其開環(huán)輸出阻抗也會有所不同。幸運的是，運放的負反饋機制可以幫助解決這些問題。
相位裕度：相位裕度是判斷運放負反饋穩(wěn)定性的重要指標。它涉及到運放在負反饋狀態(tài)下的增益與頻率的三條曲線：開環(huán)增益Aol、閉環(huán)增益1/β、環(huán)路增益Aol*β（簡寫為Aβ）。這三條曲線的相位與運放負反饋的穩(wěn)定性密切相關(guān)，特別是環(huán)路增益Aβ曲線的相位是否在距離相移180°還存在45°的相位裕度，這是判斷穩(wěn)定性的標準。
二、雙端輸入單端輸出CMOS運放設計實例
1.運算放大器性能指標
2.性能指標到電路參數(shù)指標之間的轉(zhuǎn)化和分析
（1）直流增益和電路結(jié)構(gòu)
由于設計的運算放大器的電壓增益在 100dB 以上，因此通過前面各種電路結(jié)構(gòu)的分析， 可以選擇折疊式共源共柵電路和一個簡單放大器級聯(lián)的結(jié)構(gòu)來設計所需的電路。這樣可以保證在較高的增益下，保證其他參數(shù)的實現(xiàn)。電路結(jié)構(gòu)如圖6- 19所示。
（2）頻率補償，相位裕度和補償電容大小安排
在兩級放大器級聯(lián)運放結(jié)構(gòu)中，在兩級放大器的輸出端都有可能產(chǎn)生較低頻的極點，因此需要頻率補償。通常頻率補償?shù)姆绞绞遣捎妹桌昭a償或帶調(diào)零點電阻的米勒補償。
（3）擺率 SR>5V/μs
所謂擺率是指各級電路對其負載電容的最大驅(qū)動能力。對于第一級放大器:
考慮到過小的電流導致如果需要得到較大的 gm 時，需要更大的 MOS 管寬長比值。我們由此可以將指標規(guī)定的100μA 電流分配到兩級放大器中，一種比較合理的分配方法是第一級放大器分配 40μA，第二級放大器分配40μA，剩下20μA 作為余量備用。在第一級放大器中，分配給 M1,M2 差分對管各10μA 電流，M7~M12 管各10μA 電流，M4, M5 電流源分配20μA電流。
（4）共源共柵(Cascade)管和電流鏡管的寬長比計算
（5）偏置電路的設計
放大器主電路的設計，但是并沒有說明共源共柵管和電流鏡的柵端偏置電壓從何而來。在實際設計中往往是給一個模塊電路提供一個由帶隙基準(Bandgap Reference)產(chǎn)生的電流，或者由經(jīng)過溫度補償?shù)姆€(wěn)定的電流源電路提供的一個電流，并由 該模塊自身產(chǎn)生各管的偏置電壓。
在上面的計算過程中，使用了大量的理想條件和簡單計算，很顯然在實際的設計中還需要對電路的參數(shù)優(yōu)化，同時要嚴格考慮版圖的匹配性。在完成基本計算后，我們可以通過 Cadence 軟件進行仿真驗證。
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