直馈包围多级放大级的设计——宽频带运算放大器

　　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±1.5V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RHP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CSMC0.5um DPDM CMOS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25KΩ||120pF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100dB,5.5MHz和60°,静态功耗只有360μW,版图面积小于0.02 mm2,各项基础指标都满足设计要求。