全差分运算放大器的主运放.docx

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全差分运算放大器的主运放

全差分运算放大器的主运放

一、设计规范

电源

3.3V

增益

>40dB

压摆率

>500v/us

工艺

.35

输入共模范围

1.65V左右

输出范围

2V

负载电容

2.4pF

带宽

>270MHZ

二、主运放电路结构图

图一、主运放的电路结构

三、参数计算。

因为压摆率为SR=2.4pF，所以运放的尾电流为ISS=SR*Cleff=1.2mA

VINcm_max=VDD—Vdsat3—Vdsat4—Vdsat1—Vth1>1.65V

所以取Vdsat3=Vdsat4=Vdsat1=0.2V。

1/2UpCox（W3/L3）（Vdsat3）2=1.2m

解得

W3/L3=1305=58*（8/0.35）

同理得

W4/L4=1305=58*（8/0.35）

Gm1=2π*Cleff*fu=4.1m

取fu=270MHZ

W1/L1=（Gm1）2/UnCoxISS=290=14*（8/0.35）

Vomax=Vdd—Vdsat11—Vdsat9

V0min=Vdd—Vdsat5—Vdsat7

Vomin<1.15V,Vomax>2.15V

取Vdsat11=Vdsat9=Vdsat5=Vdsat7=0.2V

根据

1/2UnCox（W/L）Vdsat2=I

其中I=Iss/2

解得

W11/L11=W9/L9=652=30*（8/0.35）

W7/L7=127=6*（8/0.35）

1/2UnCox（W5/L5）Vdsat2=ISS

解得

W5/L5=12*（8/0.35）

四、仿真结果

图一、相位与增益（46dB、368MHZ、80°）

图二、压摆率（251V/us）

五、P型辅助运放。

电源

3.3V

增益

>40dB

压摆率

无

工艺

.35

输入共模范围

必须能输入小于0.2V的共模电压

输出范围

2V

负载电容

0.25pF

带宽

>370MHZ

六、原理图

七、参数计算

（1）根据主运放中的M7、M8可以得到P型辅助运放的负载电容为0.25Pf。

在此我们以单位增益带宽为400MHZ进行计算。

Gm1=2π*Cleff*fu=0.628m

Gm=2ID/（VGS—Vth）

ISS=gm*（VGS—Vth）

=gm*Vdsat1

在此我们取Vdsat1=0.2V

解得ISS=0.1256mA取为Iss=0.13mA

1/2UpCox（W3/L3）（Vdsat3）2=0.13mA

取Vdsat3=0.2V解得W3/L3=142=6*（8.3/0.35）

1/2UpCox（W1/L1）（Vdsat1）2=（0.13/2）mA

解：

得W1/L1=W2/L2=71=4*（6.3/0.35）

1/2UpCox（W11/L11）（Vdsat11）2=（0.13/2）mA

解得

W11/L11=W9/L9=4*（6.3/0.35）

1/2UnCox（W7/L7）（Vdsat5）2=（0.13/2）mA

解得

W7/L7=13.6=13.6=4.8/0.35

1/2UnCox（W5/L5）（Vdsat5）2=（0.13）mA

解得

W5/L5=27.4=2*（4.8/0.35）

八、仿真结构如下图所示：

图三、相位增益（47dB、418MHZ、70°）

九、N型辅助运放

电源

3.3V

增益

>40dB

压摆率

无

工艺

.35

输入共模范围

必须能输入小于0.2V的共模电压

输出范围

2V

负载电容

0.35pF

带宽

>370MHZ

十、原理图

十一、参数计算

（1）根据主运放中的M9、M10可以得到P型辅助运放的负载电容为0.35Pf。

在此我们以单位增益带宽为400MHZ进行计算。

Gm1=2π*Cleff*fu=0.88m

Gm=2ID/（VGS—Vth）

ISS=gm*（VGS—Vth）

=gm*Vdsat1

在此我们取Vdsat1=0.2V

解得ISS=0.1256mA取为Iss=0.176mA=0.18mA

1/2UnCox（W3/L3）（Vdsat3）2=0.18mA

取Vdsat3=0.2V解得W3/L3=38=2*（6.7/0.35）

1/2UnCox（W1/L1）（Vdsat1）2=（0.18/2）mA

解：

得W1/L1=W2/L2=19=（6.7/0.35）

1/2UpCox（W11/L11）（Vdsat11）2=0.18mA

解得

W11/L11=196=8*（8.6/0.35）

1/2UpCox（W9/L9）（Vdsat5）2=（0.18/2）mA

解得

W9/L9=98=4（8.6/0.35）

1/2UnCox（W7/L7）（Vdsat5）2=（0.18/2）mA

解得

W5/L5=19=6.7/0.35

同理得：

W7/L7=6.7/0.35

十二、仿真结果

图五、相位频率（399MHZ、47dB、60°）

十三、总体电路

电源

3.3V

增益

>82dB

压摆率

>500V/us

工艺

.35

输入共模范围

1.65V左右

输出范围

2V

负载电容

2.4pF

带宽

>270MHZ

十四、电路原理图

十五、仿真结构