CMOS二级密勒补偿运算放大器的设计

0 课程设计报告 设计课题: CMOS 二级密勒补偿运算放大器的设计 姓 名: XXX 专 业: 集成电路设计与集成系统 学 号: ********** 日 期 2015 年 1 月 17 日 指导教师: XXX 国 立 华 侨 大 学 信 息 科 学 与 工 程 学 院 1 一：CMOS 二级密勒补偿运算放大器的设计 1:电路结构 最基本的CMOS 二级密勒补偿运算跨导放大器的结构如下图，主要包括四部分：第一级PMOS 输入对管差分放大电路，第二级共源放大电路，偏置电路和相位补偿电路。 2：电路描述： 输入级放大电路由 M1~M5 组成。M1 和M2 组成 PMOS 差分输入对管，差分输入与单端输入相比可以有效抑制共模信号干扰；M3 和M4 为电流镜有源负载；M5为第一级放大电路提供恒定偏置电流。 输出级放大电路由 M6 和M7 组成，M6 为共源放大器，M7 为其提供恒定偏置电流同时作为第二级输出负载。 偏置电路由 M8~M13 和Rb 组成，这是一个共源共栅电流源，M8 和M9 宽长比相同。M12 和M13 相比，源级加入了电阻 Rb，组成微电流源，产生电流 Ib。对称的M11 和M12 构成共源共栅结构，减少了沟道长度调制效应造成的电流误差。在提供偏置电流的同时，还为 M14 栅极提供偏置电压。 相位补偿电路由 M14 和Cc 组成，M14 工作在线性区，可等效为一个电阻，与电容 Cc 一起跨接在第二级输入输出之间，构成 RC 密勒补偿。 2 3:两级运放主体电路设计 由于第一级差分输入对管 M1 与 M2 相同，有 R1 表示第一级输出电阻，其值为 则第一级的电压增益 对第二级，有 第二级的电压增益 故总的直流开环电压增益为 3 所以 4：偏置电路设计 偏置电路由 M8~M13 构成，其中包括两个故意失配的晶体管M12 和M13，电阻RB 串联在M12 的源极，它决定着偏置电流和gm12，所以一般为片外电阻以保证其精确稳定。为了最大程度的降低M12 的沟道长度调制效应，采用了Cascode 连接的M10 以及用与其匹配的二极管连接的M11 来提供 M10 的偏置电压。最后，由匹配的PMOS 器件 M8 和M9 构成的镜像电流源将电流IB 复制到 M11 和M13，同时也为M5 和M7 提供偏置。 下面进行具体计算。镜像电流源M8 和M9 使得 M13 的电流与 M12 的电流相等，都为IB，从而有 而由电路可知 联立上式可以得到： 4 整 理 得 ： 可 以 看 到 ， IB 仅 以 电 阻 RB 和 M12,M13 的 尺 寸 有 关 ， 不 受 电 源 电 ...