CMOS两级运算放大器_设计报告.pdf

CMOS 两级运算放大器设计报告.pdf 本设计报告的主要内容是 CMOS 两级运算放大器的设计和仿真实验报告。该报告分为五部分：运算放大器设计简介、设计目标电路参数要求、电路设计、仿真调试和实验结果。 一、运算放大器设计简介 运算放大器是许多模拟及数模混合信号系统中一个十分重要的部分。各种不同复杂程度的运放被用来实现各种功能：从直流偏置的产生到高速放大或滤波。运算放大器的设计可分为两个步骤。第一步是选择或搭建运放的基本结构，绘出电路结构草图。确定好的电路结构不能轻易修改。运算放大器的电路结构确定之后需要选择直流电流，手工设计管子尺寸，以及设计补偿电容等关键参数。 二、设计目标电路参数要求 该设计的目标电路参数要求包括：直流或低频时的小信号差模电压增益 Avd = 4000V/V（72dB），增益带宽积 GBW = 10MHz，输入共模电压范围 Vcm,min = 0.4V，Vcm,max = 1.5V，输出电压摆幅 0.2V < Vout < 1.5V，相位裕度 PM = 60，负载电容 CL = 1pF，电源电压 VDD = 1.8V。使用 CMOS-90nm 工艺库。 三、电路设计 电路设计主要包括四大部分：第一级双端输入单端输出差分放大级、第二级共源放大级、直流偏置电路及密勒补偿电路。输入级放大电路由 PM0、PM2、NM1、NM3 组成，输出级放大电路由 PM1 和 NM4 组成。电流源偏置电路由 NM0、NM2 与 NM4 组成。共模输入电压设为 500mV，差模输入电压设 IN1、IN2 为 5uV 交流小信号，方向相反。 四、仿真调试 仿真调试使用 Cadence Virtuoso 电路设计软件进行图形绘制、参数赋值、仿真分析。在分析仿真结果的基础上判断电路是否符合设计要求。若不符合，再回到手工计算，调试电路。 五、实验结果 实验结果表明，电路仿真参数满足设计要求。小信号差模电压增益 Avd = 11000V/V（80dB），增益带宽积 GBW = 11MHz，输入共模电压 Vcm = 0.5V，输出电压 1.3V < Vout < 1.4V，相位裕度 PM = 70 度，负载电容 CL = 1pF，电源电压 VDD = 1.8V。密勒补偿电容及电阻 Rc = 10K，Cc = 3pF。