折叠式共源共栅运算放大器的设计报告

1、1.1折叠式共源共栅运算放大器的设计电容改至1.8cp静态工作点PICk h"y 51797155177S5B|500.3 nS4H w=1fi,5ulL4aa7ME765343妙“l=L2u，心訥方U22空卫空22盟平,Z4aB 4991Q 45052Q ,w&0oH3mMS .H3fa1.40975952.48B499ig-150(52325运算放大器的仿真1.小信号低频电压增益分析运放的小信号相频和幅频特性是仿真运放的开环小信号放大倍数，运放的放大倍数随频率的变化趋势；运放的相位随频率的变化趋势；运放的相位裕度；运放的单位增益带宽。 通过仿真这些特性来鉴别运放的放大能力

2、，稳定性和工作带宽。运放的输出端接2pF的负载电容，在电源电压为5V，共模输入电压为2.5V，在运放输入端接差分交流信号1V，两输入端的输入交流信号相位相反的条件下做交流小信号分析，可以得到运放的小信号相频和幅频特性如图（3.4）所示。电路图连接如图3.3，仿真程序见附录1.1图3.3低频小信号特性仿真电路连接图a13070,0-50.011GExpressionsdB20(VF(M/OUTM)Ia -1Kfreq1MHz )mp2 10,0b2 sehemidtic : Oct 26 00:04:18 20同图3.4低频小信号电压增益分析图2.单位增益带宽该运算放大器的小信号低频电压增益可以

3、看出是112.793dBo满足设计指标。该运算放大器的单位增益带宽可以看出 100.927MH乙满足设计指标程序跟测量小信号低频电压增益时相仿真波形如图3.5所示。3D2015Expressions100口： phase(VF(f70UT,r)130500delta; (1,32554M -127,411；令 40,0-100-300A;乩1钏£39币)B: (102.252M -127.31)图3.5低频小信号单位带宽分析图3相位裕度仿真：从图上看出相位裕度为180°-127°53°,满足设计指标。程序和测量小信号低频电压增益时相同。仿真波形如图3.6

4、ab2 Iab2ematic100口：phase(VFC70UTfr)-100-30013040,0500d巳It口；(1.32554M 127.4 slope: -96J199uExpressions60 PA: (100.就阳MX539币丿 欧 “0Z252M -127.31)图3.6相位裕度分析图4.转换速率(slew rate)运放的转换速率是分析运放在大信号作用下的反映速度。仿真运放的转换速率可将运放的输出端和反相输入端相连构成单位增益结构。运放的同相输入端输入2V到3V的o1.0氐0l.fl2-3V图3.8转换速率分析图5.共模抑制比运放的共模抑制比是测试运放对共模信号的抑制能力。

5、仿真方法是在运放的开环状态下，在运放的的同相和反相输入端同时加入一个幅度为1V的交流小信号源，对电路进行交流小信号分析，仿真结果如图（3.10）所示。从仿真结果可得，运放的低频共模电压增益为-3.29dB。因为运放的共模抑制比（dB为单位）等于其差模电压增益（dB）减去共模电压增益（dB），差模电压增益是95.7dB,所以运放的共模抑制比近似为 98.99dB，阶跃信号，利用仿真软件对该电路做瞬态分析得到的输出波形见图3.8,从仿真波形得到:在输出上升曲线的10%和90%处，其电压分别为2.9V和2.1V;时间分别为10.7ns和3.32ns。运放的转换速率 SR=(2.9V-2.1V)/(

6、10.7nS 3.32nS)=108.4 V/，满足运放的转换速率的指标要求。电路图如图3.7仿真程序见附录1.2。图3.7仿真转换速率电路图大于运放的指标要求值。电路图如图 3.9,仿真程序见附录1.3Vout3.En: /outDM工0Mui 2.0dEltcr <-1 曲.11 日们 - 跑&阳) slog: 2衷&32斗M3.10共模抑制比分析图6. 输入共模电压范围运放的共模输入范围是运放的输入输出跟随特性。运放的电源为5V,运放的反相端和输出相连，构成缓冲器；同相端加直流扫描从0到5V，经仿真得到的运放输入输出跟随特性如图(3.12)所示。电路图如图3.11。仿真程序见附录1.4。图3.11仿真输入共模电压范围电路图5.0DC Response7. 电压输出范围运放的输出电压摆幅特性是仿真运放的输出电压最大值和最小值15。运放的输出电压摆幅特性仿真电路如图（3.13）所示。电路图如图3.12.仿真程序见附录1.5图3.13运放的输出电压摆幅特性仿真电路正输入端接2.5V的直流电压，Vin1输入端加从0到5V的直流扫描电压，经仿真得到的运放输出电压摆幅特性见图（3.14）。5.0i：! /ouWM图3.14电压输出范围分析图从图上可以看出输出电压的范围是：0.0379V 4.99V，符合指标要求8. 运放的静态功耗运