0.6μmCMOS工藝全差分運算放大器的設(shè)計

　　對該運算放大器進(jìn)行小信號分析，可以計算出第一級套筒式全差分結(jié)構(gòu)的放大倍AV1，公式為：

A v1≈g2[(gm4τ2τ4)·(gm6τ6τs)]

　　其中，gm2、gm4、gm6分別表示M2、M4、M6的跨導(dǎo)，r2、r4、r6、r8分別表示M2、M4、M6、M8管的輸出電阻。

　　第二級共源級放大結(jié)構(gòu)的單端放大倍AV2可用下式計算：

AV2=-gM10r10

　　其中，gM10、r10分別表示M10管的跨導(dǎo)和輸出電阻。因此，整個米勒補(bǔ)償型運算放大器的開環(huán)增益A v可以用第一級和第二級的放大倍數(shù)之積來表示：

A v=A v1A v2

　　1．2 共模反饋電路

　　由于本設(shè)計采用的是全差分結(jié)構(gòu)，所以，為了通過穩(wěn)定直流來穩(wěn)定輸出共模電壓，保證輸出級工作于線性區(qū)，通常需要一個共模反饋(CMFB)電路。共模反饋電路一般有兩種類型。一種為連續(xù)時間式，另一種為開關(guān)電容式。本設(shè)計采用的是開關(guān)電容式結(jié)構(gòu)，圖2所示是開關(guān)電容式共模反饋電路。其中S1～S6為開關(guān)，C1～C4是共模反饋電容，Vout+和Vout-是運放的輸出電壓，ψ1和ψ2是兩相不交疊的時鐘信號。VCM是理想共模輸出電壓，Vb1是理想的共模偏置電壓，Vb2是實際的共模偏置電壓，即運放中電流源的控制電壓。實際中，S1～S6的開關(guān)都是由NMOS管實現(xiàn)的。

　　1．3 偏置電路

　　偏置電路主要用于提供折疊共源共柵放大器及共模反饋的偏置電壓。本文采用如圖3所示的寬擺幅電流源偏置電路結(jié)構(gòu)。在共源共柵輸入級中，通常需要三個電壓偏置。為了使輸入級的動態(tài)范圍大一些，圖3中的寬擺幅電流源用來產(chǎn)生所需要的三個偏置電壓。根據(jù)寬擺幅電流源的設(shè)計要求，設(shè)計時必須滿足以下關(guān)系式：