0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看技术视频
  • 写文章/发帖/加入社区
会员中心
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

求一种不对称轻失配运算放大器的设计方案

冬至子 来源:左半平面零点 作者:左半平面零点 2023-09-18 14:26 次阅读

以应用于数模混合信号芯片中的运算放大器为对象,完成芯片设计验证的全流程,包括运算放大器的电路和版图设计、设计阶段的前仿和后仿验证、以及对PDK的验证全流程实验。

3.设计要求

①使用0.18μm工艺进行设计

电源电压:1.8V±10%

③工作温度:25℃,0℃至50℃,-20℃至85℃,-40℃至+125℃

④详细指标要求:

图片

4.作品特色

本作品在差分输入单端输出的共源共栅运算放大器基本架构的基础上,大胆尝试了一种新的设计架构,即故意失配的不对称结构。与常规的对称结构相比,节省了大约20%的版图面积以及10%的静态功耗。

5.作品介绍

5.1 不对称结构

图片

如上图,为运算放大器的主体部分结构。输出侧采用较大尺寸MOS,非输出侧采用较小尺寸的MOS,两侧尺寸之比n:1,形成故意失配结构,两侧电流之比也为n:1。增益由输出侧视入电阻、输入对管跨导确定:

图片

此表达式与对称结构完全一致!同时节省了非输出侧的版图面积以及静态功耗,同时能实现对差分信号的处理。

5.2 高等效视入电阻电流源解决共模抑制比的恶化

图片

为了解决故意失配的不对称结构造成的共模抑制比恶化的问题,本团队改进了尾电流源,采用双管堆垛的电流源结构。尾电流源等效视入电阻增加gmro倍,从而同时优化了负载失配以及输入对管失配造成的从共模到输出结点的电压变化。

图片

5.3 折叠式结构解决多管堆叠造成的偏置困难

由于采用了共源共栅架构以及上述的双管堆垛的高等效视入电阻尾电流源架构,运算放大器主体部分单条支路上多达6个晶体管,造成偏置困难、工作不稳定的问题。因此,必须采用折叠式输入设计,本团队对运算放大器主体部分做了下图改进。

图片

5.4 Cascode补偿提高带宽

5.4.1 Cascode补偿介绍

Cascode补偿基本结构如下图。与Miller补偿相比,M9截断了从结点X到结点Y的前馈通路,从而消除了零点。同时,与Miller补偿相比,次极点位置也移至更高频率,使得用更小的补偿电容,也具有相当的补偿效果,带宽从而得以提升。

图片

图片

5.4.2 Cascode补偿与共源共栅放大器的结合

若第一级为共源共栅放大器,Cascode补偿MOS管可以作以下结合:

图片

Miller补偿与Cascode补偿仿真对比如下:

图片

5.4.3 尖峰问题

图片

仿真结果显示,Cascode补偿在单位增益带宽外较近的位置产生了尖峰,主要原因是Cascode补偿MOS管M7等效视入电阻并不是无穷大。

图片

图片

由于共轭极点十分靠近单位增益频率,产生的尖峰对系统稳定性影响十分严重,因此需要减小共轭极点产生的尖峰,这需要减小共轭极点的品质因数

声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
  • 电阻器
    +关注

    关注

    20

    文章

    3745

    浏览量

    61962
  • 运算放大器
    +关注

    关注

    215

    文章

    4868

    浏览量

    172277
  • MOS管
    +关注

    关注

    108

    文章

    2355

    浏览量

    66338
  • 电源电压
    +关注

    关注

    2

    文章

    980

    浏览量

    23908
  • 共模抑制比
    +关注

    关注

    3

    文章

    78

    浏览量

    15917
收藏 人收藏

    评论

    相关推荐

    请问运算放大器的双电源电压不对称对运放的输出电压有影响吗?

    运算放大器的双电源电压不对称对运放的输出电压有影响吗?
    发表于 10-22 11:54

    款满足WCDMA基站性能要求的不对称Doberty功率放大器设计

    为在高线性的前提下提高WCDMA基站系统中功率放大器的效率,仿真设计了款工作于2.14 GHz频段不对称功率驱动的Deherty功率放大器。基于ADS平台,采用MRF6S21140H
    发表于 07-03 07:42

    满足WCDMA基站性能要求的不对称Doberty功率放大器设计

    为在高线性的前提下提高WCDMA基站系统中功率放大器的效率,仿真设计了款工作于2.14 GHz频段不对称功率驱动的Deherty功率放大器。基于ADS平台,采用MRF6S21140H
    发表于 07-04 07:05

    请问能将信号电源放大器不对称电源起使用吗?

    单电源的真正含义是什么?放大器常见的终端?能将信号电源放大器不对称电源起使用吗?
    发表于 04-09 06:28

    一种低压低功耗CMOS电流反馈运算放大器设计方案

    一种低压低功耗CMOS电流反馈运算放大器设计方案
    发表于 04-25 08:27

    【2023集创赛】国家集创中心杯三等奖:不对称失配运算放大器

    ,即故意失配不对称结构。与常规的对称结构相比,节省了大约20%的版图面积以及10%的静态功耗。 5.作品介绍 5.1 不对称结构 如上图,为运算
    发表于 09-01 13:42

    采用不对称RC双T反馈电路的选频放大器分析与设计

    详细分析了不对称RC 双T 带阻滤波电路的参数设计和参数分配规律,以及由它作为反馈电路和集成运算放大器所组成的选频放大器的特性及设计。
    发表于 08-29 16:07 58次下载

    运算放大器,运算放大器是什么意思

    运算放大器,运算放大器是什么意思 运算放大器的概念 运算放大器(常简称为“运放”)是具有很高放大倍数的电路单元
    发表于 03-09 15:27 3776次阅读

    一种高性能运算放大器的设计

    一种高性能运算放大器的设计
    发表于 03-05 15:00 0次下载

    不对称Doherty功率放大器ADS仿真

    为在高线性的前提下提高WCDMA基站系统中功率放大器的效率,仿真设计了款工作于2.14 GHz频段不对称功率驱动的Deherty功率放大器。基于ADS平台,采用MRF6S21140H
    发表于 11-23 14:01 698次阅读
    <b class='flag-5'>不对称</b>Doherty功率<b class='flag-5'>放大器</b>ADS仿真

    不对称Doherty功率放大器ADS仿真与工作原理

    为在高线性的前提下提高WCDMA基站系统中功率放大器的效率,仿真设计了款工作于2.14 GHz频段不对称功率驱动的Deherty功率放大器。基于ADS平台,采用MRF6S21140H
    发表于 03-15 10:48 2974次阅读
     <b class='flag-5'>不对称</b>Doherty功率<b class='flag-5'>放大器</b>ADS仿真与工作原理

    基于ADS平台不对称Doherty功率放大器的仿真设计[图]

    摘要: 为在高线性的前提下提高WCDMA基站系统中功率放大器的效率,仿真设计了款工作于2.14 GHz频段不对称功率驱动的Deherty功率放大器。基于ADS平台,采用MRF6S21
    发表于 01-18 03:46 611次阅读

    如何使用ADS平台设计不对称的Doherty功率放大器

    为在高线性的前提下提高WCDMA基站系统中功率放大器的效率,仿真设计了款工作于2.14 GHz频段不对称功率驱动的 Deherty功率放大器。基于ADS平台,采用MRF6S21140
    发表于 09-08 10:47 0次下载
    如何使用ADS平台设计<b class='flag-5'>不对称</b>的Doherty功率<b class='flag-5'>放大器</b>

    如何使用ADS仿真不对称Doherty功率放大器

    为在高线性的前提下提高WCDMA基站系统中功率放大器的效率,仿真设计了款工作于2.14 GHz频段不对称功率驱动的 Deherty功率放大器。基于ADS平台,采用MRF6S21140
    发表于 08-27 10:48 2次下载
    如何使用ADS仿真<b class='flag-5'>不对称</b>Doherty功率<b class='flag-5'>放大器</b>

    DN43-LT1056改进型JFET运算放大器宏模型不对称开关

    DN43-LT1056改进型JFET运算放大器宏模型不对称开关
    发表于 04-19 18:55 23次下载
    DN43-LT1056改进型JFET<b class='flag-5'>运算放大器</b>宏模型<b class='flag-5'>不对称</b>开关