关于运放的jssc经典论文

### 关于运放的jssc经典论文：1-V 运算放大器与轨到轨输入输出范围 #### 摘要 本文介绍了一种能够在极低供电电压（低至1伏特）下运行的双极型运算放大器（OA），该放大器具有轨到轨输入和输出范围。即使在如此低的供电电压下，该运算放大器依然能保持较低的输入偏移电压（典型值约为1毫伏），其输入共模电压范围可超出供电轨约300毫伏，同时拥有良好的共模抑制比（CMRR），该比值根据不同的工作条件在38至100分贝之间变化。输出电压能在接近两个供电轨的范围内摆动，误差仅100毫伏，并且最大输出电流限制在±10毫安。此外，该放大器还具备100分贝的电压增益和450千赫兹的带宽。芯片尺寸为2.5×5.5平方毫米。 #### 引言 随着集成电路技术的发展，组件密度不断提高的同时，为了降低每单位面积的功耗，供电电压也随之降低。对于电池供电的便携式设备而言，理想情况下应当能够在单个电池单元的整个使用寿命期间，即大约1伏特的供电电压下工作。尽管供电电压很低，但放大器仍然需要利用尽可能多的供电电压范围来进行信号处理，以便获得较好的信噪比和其他干扰比。通常情况下，由于晶体管的基极-发射极电压或场效应管的栅极-源极电压的存在，输入端或输出端无法完全达到供电轨，会存在约0.7伏特的差距。 本研究提出了一种运算放大器设计方案，该设计包含了一个互补输入级，可在全轨到轨的共模输入电压范围内工作，且具有恒定的跨导特性，即使在1.0伏特的供电电压下也能正常工作。此外，该方案还包括一个互补的AB类输出级，其具有轨到轨输出电压范围，并改进了高频特性。为了防止当输入电压超出规格限制时意外出现输出电压反转的情况，设计中还加入了一些预防措施。 ### 技术细节 #### 供电电压适应性 本文介绍的运算放大器能够在极低的供电电压（低至1伏特）下工作，这主要得益于其独特的设计，包括但不限于输入级和输出级的结构优化。这种低电压下的性能对于电池供电的应用尤为重要，因为它允许设备在整个电池寿命期间都保持稳定的工作状态。 #### 输入偏移电压 输入偏移电压是衡量运算放大器直流性能的一个关键指标。本研究中的运算放大器在1伏特供电电压下，输入偏移电压典型值为1.0毫伏，这意味着它在直流条件下表现出色，这对于许多精密测量应用至关重要。 #### 共模抑制比（CMRR） 共模抑制比（CMRR）是指运算放大器对共模信号的抑制能力。本文介绍的运算放大器的CMRR在38至100分贝之间变化，这表明其具有较好的抗干扰能力，尤其是在输入信号中存在较大共模成分的情况下。 #### 输出摆动范围 输出摆动范围是衡量运算放大器输出级性能的重要参数之一。文中所述的运算放大器能够将输出电压控制在接近供电轨的范围内（误差100毫伏），这表明其具有良好的线性度和稳定性，适用于各种精密电路设计。 #### 输出电流能力 最大输出电流能力是衡量运算放大器驱动负载能力的关键指标。本文所述运算放大器的最大输出电流为±10毫安，这使得它能够驱动一定范围内的负载而不会发生饱和现象。 #### 增益和带宽 电压增益和带宽是评估运算放大器动态性能的核心指标。本研究中的运算放大器具有100分贝的电压增益和450千赫兹的带宽，这意味着它不仅在低频段表现出色，在较高频率下也能维持稳定的性能。 #### 芯片尺寸 本文介绍的运算放大器芯片尺寸仅为2.5×5.5平方毫米，这使得它非常适合集成到空间有限的电子设备中。 ### 结论 本文所介绍的1-V运算放大器以其独特的设计和技术突破，在低电压供电条件下实现了轨到轨输入输出范围的功能，同时保持了良好的性能指标，如低输入偏移电压、高共模抑制比、良好的输出摆动范围以及较高的电压增益和带宽。这些特点使其成为电池供电应用的理想选择，并为低电压领域的精密电路设计提供了新的可能性。