《采用密勒补偿的多级运算放大器的设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《采用密勒补偿的多级运算放大器的设计（87页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、T H ED E S I G NO N M I L L E RC O M P E N S A T E DM U L T I S T A G EO P E 脚I O N A LA M P L I F I E R SAT h e s i sS u b m i t t e dt oS o u t h e a s tU n i v e r s i t yF o rt h eA c a d e m i cD e g r e eo fM a s t e rE n g i n e e r i n gB YZ h a n gY u m i n gS u p e r v i s e db yA s s o c
2、i a t eP r o f e s s o rC h a n gC h a n g y u a nA n dS e n i o rE n g “C a iS h i - j S e n i o rE n g m e e ra l ：S 1 1 1 - j u nS c h o o lo fI n t e g r a t e dC i r c u i t sS o u t h e a s tU n i v e r s i t yO c t2 0 1 0东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方
3、外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生魏缁堑吼。l o a东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布( 包括以电子信息形式刊登) 论文的全部内容或中、英文摘要等部分内容。论文的公布( 包括以电子信息形式刊登) 授权东南大学
4、研究生院办理。研究生签名：弛导师签名：籼6叫8舢3胁74舢8刖i-哪Y摘要摘要运算放大器已经成为模拟电路设计中最重要的部件。近年来，由于低功耗便携电子产品的广泛使用，对于低电压，低功耗的电源管理芯片需求越来越大，这就需要我们设计高增益，高稳定性，大容性负载的运算放大器来作为电源管理芯片的误差放大器。本文比较了现在常用的几种两级和三级运放的密勒电容补偿结构，重点分析了极点分离和零点抵消这两种补偿方法，总结了这些补偿结构的工作原理和优点。在吸收这些研究成果的基础上设计了一种工作电压为4 - 1 5 V 的低功耗密勒电容补偿多级放大器。电路的输入级采用有高共模输入范围和高输出摆幅的共源共栅结构，提高
5、了放大器的输出范围和增益。补偿电路采用了单密勒电容对主次极点进行分离，同时使用前馈补偿电路来降低R H P 零点的影响。补偿电路提高了放大器的增益带宽，并且具有功耗低，负载大的特点。通过合理设计中间级降低了补偿电容的值，进而减小了芯片面积。基准源的设计采用了独立于电源的自举基准，为系统提供稳定的偏置电压。最后在C S M C0 5 u r nD P D MC M O S 的工艺条件下对电路进行了模拟仿真和版图设计及后仿真。仿真结果显示在2 5 K Q01 2 0 p F 的大负载条件下，电路的直流开环增益、单位增益带宽和相位裕度分别达到1 0 0 d B ，5 5 M H z 和6 0 。，静
6、态功耗只有3 6 0 l a W ，版图面积小于0 0 2m m 2 各项基础指标都满足设计要求。关键字：折叠共源共栅放大器，密勒电容补偿，版图，多级运算放大器摘要A b s t r a c tO p e r a t i o n a la m p l i f i e rh a sb e c o m et h em o s ti m p o r t a n tp a r ti na n a l o gc i r c u i td e s i g n I nr e c e n ty e a r s ，a s c r i b et o t h er i s i n gp o p u l a r i
7、t yo ft h el o w - p o w e rp o r t a b l ee l e c t r o n i cd e v i c e s ，t h e r ei sa ni n c r e a s i n gn e e df o rl o w v o l t a g el o w p o w e rp o w e rm a n a g e m e n tc h i p T h i sp r o v i d e sn e c e s s i t yf o rr e s e a r c ho nh i g h p e r f o r m a n c ea m p l i f i e
8、r sw i t hh i 曲一g a i na n dh i g h - s t a b i l i t yt od r i v el a r g ec a p a c i t i v el o a d s T h e s ea m p l i f i e r sa lei m p l e m e n t e da se r r o ra m p l i f i e r si nl o w - v o l t a g ep o w e rm a n a g e m e n tc h i p T h i st h e s i sc o m p a r e ss e v e r a lk i n
9、 d so fM i l l e rc a p a c i t o rc o m p e n s a t i o ns t r u c t u r ec o m m o n l yu s e di nt w o - - s t a g ea n dt h r e e - s t a g eo p e r a t i o n a la m p l i f i e r sa n di n t r o d u c et w oi m p o r t a n tc o m p e n s a t i o nm e t h o d sn a m e dp o l e - s p l i c i n ga
10、 n dp o l e z e r oc a n c e l l a t i o n , t h e ns u m m a r i z e st h ew o r k i n gp r i n c i p l ea n da d v a n t a g e so ft h e s ec o m p e n s a t i o ns t r u c t u r e s B a s e do nt h er e s u l t so fa b o v es t u d i e s ，w ed e s i g nak i n do fl o w p o w e rm i l l e rc a p a
11、 c i t o rc o m p e n s a t i o no p e r a t i o n a la m p l i f i e rw h i c hc a nw o r ka t4 - 1 5 Vs u p p l yv o l t a g e T h ei n p u ts t a g ei s第一章目录目录摘要1A b s t r a c t I I目j 畏I l I第一章绪论。11 1 研究背景及意义和国内外研究现状。11 2 本文的主要内容21 3 本文的内容安排3第二章C O M S 放大器设计基础和系统稳定性分析52 1 几种常见的放大器结构分析。52 1 1 反相器放
12、大器52 1 2 共源共栅放大器72 1 3 差分放大器。92 1 4 折叠共源共栅放大器1 12 2 放大器的频率特性1 22 2 1 单级放大器频率响应特性1 22 2 2 多级放大器的频率响应特性1 32 3 系统稳定性的分析。1 52 3 1 系统稳定判据1 52 3 2 相位裕度1 62 4 运算放大器的设计考虑1 72 4 1 放大器设计基本概念。1 82 4 2 设计思想1 82 5 本章小结。2 0第三章密勒补偿运放的结构与设计原理2 13 1 两级运放的频率补偿结构2 13 1 1 单密勒电容补偿( S M C ) 2 13 1 2 带串联调节电阻的密勒电容补偿( S M C N R ) 2 23 1 3 消除前馈通道的密勒电容补偿2 43 1 4C a s c o d e 密勒电容补偿2 6I I l第一章目录3 2 三级放大器的频率补偿结构2 73 2 1 单电容补偿( S M C ) 2 83 2 2 嵌套型密勒补偿( N M C ) 2 93 2 3 消除R H P 零点的嵌套型密勒补偿( N M C N R ) 3 03 2 4 阻尼控制密勒补偿( D F C ) 3 13 2 5 有源前馈密勒补偿( A F F C )
