频率补偿 - 一种宽带轨对轨运算放大器设计

2.2 频率补偿

　　两级CMOS运算放大器的密勒补偿有直接密勒补偿和共源共栅密勒补偿方法。用共源共栅密勒补偿技术设计出的CMOS运放与直接密勒补偿相比，具有更大的单位增益带宽、更大的摆率和更小的信号建立时间等优点，还可以在达到相同补偿效果的情况下极大地减小版图尺寸。

　　对于该运放的频率补偿，采用了共源共栅密勒补偿方式。如图2所示，总体设计的补偿回路中包含了共源共栅级M14，M16。

　　本文采用0.5 pF的密勒补偿电容，通过仿真可得到相位裕度为70°，单位增益带宽为121 MHz，补偿效果较好。

　　3 仿真结果

　　3.1 输入级跨导

　　为了验证该电路的性能指标，用HSpice进行了模拟仿真。共模输入电压直流扫描输入级跨导的变化曲线如图4所示为输入级跨导随输入共模电压变化的曲线，由图中可以看出，输入共模电压从0～3.3 V变化，跨导的变化维持在±5%内，基本上保持恒定，达到了设计的要求。

　　

 

　　3.2 放大器的性能指标

　　采用HSpice对图2所示CMOS运算放大器进行仿真分析的条件为：电源电压为3.3 V，输入共模电压为1.65 V，负载电阻为10 kΩ。在对该放大器各个性能指标进行仿真的同时，与输出级为A类时进行了比较。本文所设计电路的仿真结果如图5，图6所示。表1所示为两类输出级的仿真性能参数。

　　

 

　　4 结语

　　仿真结果表明，在3.3 V的供电电压下，该运放输入级跨导在整个共模输入范围内仅变化±5%，其输入共模范围和输出信号摆幅接近于地和电源电压，有较好的单位增益带宽和相位裕度，输入输出线性动态范围宽，静态功耗小于0.45 mW，在低压低功耗应用方面，如便携式电子设备方面较为适用。