清华07年的一份运算放大器的设计(非常详细)

清华07年的一份运算放大器的设计(非常详细)

实验要求设计带有偏置电路的两级运算放大器，并满足参数指标如下

基本结构采用了标准折叠式共源共栅放大电路和PTAT基准电流源，原理图绘制如下：

为进一步提高电路性能，我们在标准电路结构上做了一点扩展，增加了自举电路以提高开环增益。原理图如下：

我们最终选定的电路包括基本结构和扩展结构两套方案。基本运放结构采用了单端输出的折叠式共源共栅两级放大器，扩展结构在基本结构的基础上增加了自举电路部分，而偏置电路则均采用了PTAT带隙基准结构。 选择的理由首先来自于实验要求的限制——带有偏置电路的两级运算放大器以及差分输入、单端输出的运放结构。这一限制就基本将运放结构确定下来了。考虑到设计指标对开环增益的要求，我们决定差分电路采用共源共栅结构，在扩展结构中又增加了自举电路部分以进一步提高开环增益。同时又由于共模输入范围要求比较大，遂采用折叠式差分结构。 为增加电路稳定性，提高相位裕度，减小非主极点影响，电路中还进行了密勒电容的频率补偿。设计中将密勒电容接在第一级共栅输入端和第二级共源输出端之间，这样在反馈通路上存在一个共栅结构，消除了频率补偿原本因前馈通路而带来的零点。 标准电流源为了减小电压源和温度等因素造成的工作点漂移，采用了PTAT带隙基准结构，并通过电流镜结构给运放提供偏置电流。

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