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1、天津理工大学高级模拟集成电路设计耳 nnffiffinn l蓟九I用乂学i论文题目：两级运算放大电路系别：电气工程学院班级：集成电路工程名：师：20 18 年 1 2 月 30 日1 引言 11.1 运算放大器概述 11.2 设计主要内容 12 整体设计思路 23 电路各部分设计 33.1 偏置电路 33.2 一级放大电路 33.3 二级放大电路 44 数据分析 64.1 AD、DC 仿真 64.2 Vos 仿真 74.3 共模抑制比 84.4 电源抑制比 94.5 94.65 结论 10参考文献11附录二错误!未定义书签。1 引言1.1 运算放大器概述运算放大器是一个能将两个输入电压之差放大
2、并输出的集成电路。运算放大器是模 拟电子技术中最常见的电路，在某种程度上，可以把它看成一个类似于 BJT 或 FET 的 电子器件。它是许多模拟系统和混合信号系统中的重要组成部分。运算放大器作为线性电路中一种最通用、最重要的单元电路已被运用到各种电子系 统之中，成为各种模拟信号处理和测试设备中的基本元件，如在加法、减法、微分、积 分电路、采样保持电路、rc有源滤波器等。因此，运算放大器是许多模拟系统和混合 信号系统中的一个重要部分。通常运算放大器需要先根据设计指标要求，选择电路结构， 进行计算分析，然后估算其中各器件的参数，再进行仿真验证调整相应的参数。1.2 设计主要内容运算放大电路的电路组
3、成：偏执电路、一级放大电路、两级放大电路。 运算放大电路的主要参数：增益、单位增益带宽、相位裕度、失调电压、共模抑制 比、电源抑制比等。2 整体设计思路本次设计运用的是最基本的COMS二级密勒补偿运算跨导放大器的结构如图2.1所示:图 2.1 整体设计框图由图 2.1 可知，该设计电路主要包括三部分：偏置电路、第一级输入级放大电路和 第二级放大电路。如图 3.1 所示：93 电路各部分设计3.1 偏置电路晶体管构成的放大器要做到不失真地将信号电压放大，就必须保证晶体管的发射结正偏、集电结反偏。即应该设置它的工作点。所谓工作点就是通过外部电路的设置使晶 体管的基极、发射极和集电极处于所要求的电位
4、（可根据计算获得）。这些外部电路就 称为偏置电路。图 3.1 偏置电路如图 3.1 所示，这是与电源电压无关的电流偏置电路采用的是共源共珊结构，可以 大大提高PSRR （电源抑制比）。3.2 一级放大电路本放大电路的一级放大电路部分，如图 2.1 所示：I=4u m4mp33 Yi-xUPN斗mn33 I 卜MBNW7 ninJ5图 3.2 一级放大电路如图PM1作为尾电流源，PM4、PM5作为差分对管，而NM7、MN6作为电流镜 负载。3.3 二级放大电路本电路的二级放大电路如图 3.2 所示L呻米勒补偿1T110图 3.3 二级放大电路由图 3.3 可知，二级放大电路中包含一个弥勒补偿电路
5、。米勒补偿电路中的 NM5工作在线性区，作为一个24KQ的等效电阻使用，电容值为1P。4 数据分析4.1 AD、DC 仿真32vriYQ ut.qnd.根据搭建AC、DC仿真电路，如图4.1、4.2所示:*、k：=1E acrn= 1-Ci -就 AW 0VO Li图 4.1 AC 仿真电路vdd图 4.2 DC 仿真电路由图4.1、图4.2可以测出单位增益、单位增益带宽（GBW）、3dB带宽和相位裕度等参数，测出波形图如图4.3所示：IITing茁呃g50.03IDO101lfl210510sin5io71用icP：+-鼻凰邂坐图 4.3 AC、DC 波形图I ” 45.757degr -2
6、29.55LHz I :zl50.0D.D-50.0?-100.0J-150.0 -?oo.o -250.0 -300.0 100由图 4.3 可知，增益=91dB单位增益带宽（GBW） =9MHz3dB 带宽=230HZ 相位裕度=704.2 Vos 仿真构建 Vos 仿真电路，如图 4.4 所示：TOUtvngndvdc=-3,5.|.gnd.vdc=vi图 4.4 Vos 仿真电路由图4.4可测出参数失调电压（Vos）如图4.5所示:ZQ图 4.5 Vos 波形图由图4.5可知失调电压（Vos）为0.2mV。4.3 共模抑制比构建共模抑制比（CMRR）仿真电路，如图4.6所示:vout.
7、 图 4.6 CMRR 仿真电路图由图4.6可测出参数共模抑制比（CMRR），如图4.7所示:戲40,0-50. D91. D4DD- -M2: 51.1&kHz -0i46e.Iff101PIO4 lHI图 4.7 CMRR 波形图由图4.7可知，参数共模抑制比（CMRR）： 96db51Hz。4.4 电源抑制比构建电源抑制比（PSRR）仿真电路如图4.8所示：9 -TT. iz ._图 4.8 PSRR 仿真电路图由图4.8可测出参数电源抑制比（PSRR），如图4.9所示:TT1护ifIffir1DD.0 -:HD.O图 4.9 PSRR 波形图由图4.9可知参数电源抑制比（PSRR）：
8、120db300Hz。4.54.65 结论参考文献1 王海宁.基于单片机的温度控制系统的研究D.合肥工业大学,2008.2 杨启伟，陈以.常用温度控制法的对比J.兵工自动化,2005, 24(6):86-88.孙杰，张学军，刘云，等基于单片机的温度控制系统设计及仿真J.农机化研究,2015(4):219-2 22.4 唐洪富 , 张兴波 . 基于 STC 系列单片机的智能温度控制器设计 J. 电子技术应用 , 2013, 39(5):86-88.5 周鹏.基于STC89C52单片机的温度检测系统设计J.现代电子技术,2012, 35(22): 10-13.6 赵亮.跟我学51单片机(七)LCD
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