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用于Sigma-Delta调制器的低电压跨导运算放大器

作者:时间:2010-08-03来源:网络收藏

Sl、S2为两相不重叠时钟信号。Vout为运放的输出电压信号。Vcm为运放共模输出电压的期望值,此处为输入信号。Vb4为共模反馈电路的调节电压,此处连接运放VM3、VM4的栅极,Vb4与Vout在运放中构成负反馈。Vbais为Vb4期望电压值。在时钟S1工作时,S2断开,C1两端充电,电荷量为Q1=2C1(cm/Vbais)。同时电容C2两端电荷总量为Q2=C2(Vout+ +Vout- -2Vb4),时钟S2工作时,C1与C2并联,此时电路中电容的总电荷量为:

根据电荷守恒定律可得Q1+Q2=Q3,即:

若运放实际输出共模电压大于理想值Vcm,则Vb4增大,Vout减小;若运放实际输出共模电压小于理想值,则Vb4减小,Vout增大。共模反馈电路通过改变运放的栅极电压,利用负反馈实现运放共模输出电压的稳定。根据式(6)可得:C1与C2分别为0.1 pF和0.4 pF。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/187866.htm

3 仿真结果与分析
基于SMIC 0.18μm PDK设计了全差分折叠式共源共栅跨导,并完成了版图设计,如图4所示。


通过Spectre对该运放进行仿真分析,在工作温度为27℃,工作电压为1.8V,负载电容为5 pF的条件下,得到的幅频特性曲线如图5所示。直流增益为72dB、单位增益带宽为91.06 MHz,相位裕度为83.4°,电路达到稳定状态。


表l对采用相同电路结构的文献,文献和本设计进行性能比较。可见该设计具有良好的综合性能。

4 结论
基于SIMC O.18μm CMOS混合信号工艺制程设计的用于的全差分折叠式共源共栅跨导,通过对电路参数的优化,无需增加电路的复杂度,在1.8 V的低压供电环境下取得良好的综合性能,完全满足实际应用需要。


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