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全差分低噪声运算放大器的研究与设计

作　者: 华帅
导　师: 孙永节；陈岚
学　校: 国防科学技术大学
专　业: 软件工程
关键词: 运放低噪声全差分 CMOS工艺
分类号: TN722.77
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 536次
引　用: 1次
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内容摘要

运算放大器在现代科技的各个领域得到了广泛的应用,如A/D与D/A转换器、有源滤波器、自动增益控制器等,针对不同的应用领域出现了不同类型的运放。本文作者完成了一种可以用在微弱信号测量系统和高保真要求的音频系统中的全差分结构低噪声运放,使用0.18微米的CMOS工艺实现,供电电压是1.8V,根据低噪声的要求选择了合适的结构,在第一级采用PMOS作为输入端的套筒式共源共栅放大电路,第二级使用共源电路,在减少运放内部器件产生的噪声同时,考虑了减少外界的电源串扰噪声影响,完成了主电路的设计,另外为了使差分电路的输出直流电压偏置在理想位置,分析并设计了基于负反馈原理的共模反馈电路。文章的最后对电路的重要参数如直流增益、相位裕度及输入参考噪声做了比较详细的分析与推导以及电路改进,并在SUN工作站上使用Cadence的模拟设计工具IC5033对电路进行了全面的仿真,仿真的结果显示在1KHz处的输入参考噪声可以达到5.1⁽nV/2^1/Hz左右,这是一个相当好的结果。

全文目录

摘要  10-11
ABSTRACT  11-12
第一章绪论  12-14
  1.1 课题背景  12-14
第二章运算放大器的原理与应用  14-23
  2.1 运算放大器的原理  14-17
    2.1.1 理想运放  14-15
    2.1.2 实际运放  15-17
  2.2 全差分运放  17-18
  2.3 运放的基本应用  18-20
  2.4 运低噪声运放的应用  20-23
第三章运算放大器的结构  23-36
  3.1 单级共源运放  23-27
    3.1.1 单级共源运放  23-24
    3.1.2 单级共源共栅运放  24-26
    3.1.3 单级折叠共源共栅运放  26-27
  3.2 两级运放  27-33
  3.3 增益自举结构  33-36
第四章电路噪声  36-44
  4.1 噪声幅值分布  36-37
  4.2 器件噪声  37-38
    4.2.1 电阻噪声  37
    4.2.2 MOS管热噪声  37-38
    4.2.3 MOS管闪烁噪声  38
  4.3 系统的噪声性能指标  38-40
  4.4 深亚微米工艺对运放噪声的影响  40-44
第五章全差分低噪声运算放大器的设计  44-58
  5.1 低噪声运算放大器的结构选择  44-49
  5.2 共模反馈电路的设计  49-51
  5.3 频率补偿方法的选择  51-53
  5.4 运放噪声的考虑  53-55
  5.5 运放线性度的分析  55-58
第六章仿真结果以及分析  58-67
  6.1 运放的开环增益  58-60
  6.2 运放的负载能力  60-62
  6.3 运放的噪声  62-65
  6.4 运放的线性度  65-66
  6.5 运放的性能总结  66-67
第七章结束语  67-68
  7.1 课题工作总结  67
  7.2 工作展望  67-68
致谢  68-69
参考文献  69-71
作者在学期间取得的学术成果  71-73
附录A 全差分低噪声运放网表  73-75

全差分低噪声运算放大器的研究与设计

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