增益增强共源共栅放大器的设计

　　由于整个电路中有许多共源共栅管需要提供偏压，因此采用了共源共栅宽摆幅电流镜来对这些管子提供偏置，宽摆幅共源共栅电流镜在保证电流复制精度的同时提高了摆幅，使得电路在保证输出摆幅的同时保持正常工作。宽摆幅共源共栅电流镜电路图如图6所示，其中I2=I1。

　　2 电路仿真结果

　　整个运放及其偏置电路采用SMIC 0.18μmCMOS混合信号工艺进行设计，并在Cadence环境下用Specture进行模拟仿真，电源电压3.3V，负载电容3 pF。对电路进行AC仿真，仿真结果显示电路直流增益119.3 dB，单位增益带宽378.1 MHz，相位裕度60°，如图7所示。

　　放大器建立到输出电压0.1%精度时的建立时间为7.9 ns，测试波形如图8所示。

　　共模输入范围600mV～3.3V;电压输出范围0.6～3.1V;功耗39mW。

　　3 版图设计

　　整体电路包括1个主放大器，2个gainboost和1个共模负反馈，主放大器和gainboost各有自己的偏置电路。gainboost的偏置电路和gai-nboost放大器靠近放置以使连线最短，2个gainboot分别放在主放大器两侧以使总体版图对称，开关电容共模负反馈放在主放大器下面以使out+，out-和Vb1连线最短。主放大器做ABAB匹配，采用双侧供电，以保证差模信号较好匹配，主放大器偏置分拆在主放大器两侧，以使总体版图形状更加规则整齐，节省面积。

　　4 结语

　　介绍了一种折叠式共源共栅运算放大器的设计。实际的设计仿真值为：小信号低频电压增益119.3 dB;单位增益带宽378.1 MHz;相位裕度60°;建立时间7.9 ns;电源电压3.3 V;共模输入范围600 mV～3.3 V;电压输出范围0.6～3.1 V;负载电容3 pF;功耗为39 mW。整个设计满足设计指标要求，并应用于欠采样技术的12 b，60 MHz流水线ADC设计中。