新型低功耗兩級運(yùn)算放大器設(shè)計(jì)方案

　　1. 引言

　　隨著IC設(shè)計(jì)集成度和復(fù)雜度日益增加，如何進(jìn)行低功耗設(shè)計(jì)已成為了一個(gè)必須解決的問題。目前實(shí)現(xiàn)低壓模擬電路的方法主要有三種:亞閾值，襯底驅(qū)動(dòng)和浮柵設(shè)計(jì)。采用亞閾值特性實(shí)現(xiàn)的低功耗電路主要是利用了MOS 晶體管在進(jìn)入亞閾值區(qū)域時(shí)漏極電流不是馬上消失，而是與柵控電壓呈一個(gè)指數(shù)關(guān)系，每當(dāng)電壓下降80mV時(shí)，電流下降一個(gè)數(shù)量級，從而使功耗變小。但由于亞閾值電路的電流驅(qū)動(dòng)能力較小，只適合部分電路設(shè)計(jì)。實(shí)現(xiàn)低功耗，主要是降低電源電壓，但是受亞閾值導(dǎo)通的特性影響，標(biāo)準(zhǔn)CMOS 工藝中的閾值電壓不會比深亞微米工藝的閾值電壓有較大的下降，因此電路工作電壓的降低將受到閾值電壓的限制。

　　采用襯底驅(qū)動(dòng)是解決閾值電壓受限的重要途徑，根據(jù)漏電流公式：

　　看出當(dāng)VDS為常數(shù)時(shí)，ID主要受VBS得控制，于是在襯底端加信號能有效地避開閾值電壓的限制，可以用非常小的信號加在襯底端和源端就可以用來調(diào)制漏電流，所以這種技術(shù)也可以用來實(shí)現(xiàn)低功耗。但是對于N(P)阱工藝，只能實(shí)現(xiàn)襯底驅(qū)動(dòng)P(N)MOS管，嚴(yán)重限制了它的應(yīng)用。

　　準(zhǔn)浮柵技術(shù)由于與標(biāo)準(zhǔn)CMOS兼容并且性能優(yōu)越，因此很多人預(yù)言，它將成為未來幾年低功耗模擬電路設(shè)計(jì)的新方向。

　　2. 浮柵和準(zhǔn)浮柵技術(shù)

　　浮柵技術(shù)[5] 最開始是用于存儲器應(yīng)用中，熟悉的EPROM，E^2PROM，F(xiàn)LASH 存儲器都廣泛地采用了浮柵技術(shù)。近年來，浮柵技術(shù)也被用于了模擬電路中。浮柵的工作原理是:一端與電氣連接，也就是我們傳統(tǒng)意義上的柵極，還有一個(gè)是沒有引外線的，它被完全包裹在一層SIO2 介質(zhì)里面，是浮空的，所以稱為浮柵。

　　圖1 浮柵晶體管的結(jié)構(gòu)及電氣符號

　　它是利用了浮柵上是否存儲電荷或存儲電荷的多少來改變MOS 管的閾值電壓，實(shí)際上是一個(gè)電壓加權(quán)處理的過程。浮柵晶體管的一個(gè)最顯著的特點(diǎn)是浮柵與其他端的電絕緣非常良好，在一般條件下，浮柵晶體管能將電荷保存達(dá)幾年之久，而損失的電荷量小于2%。通過改變浮柵電荷，改變其等效閾值電壓，從而實(shí)現(xiàn)所需要的功能。但由于它不能與標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝兼容，所以限制了它的應(yīng)用。因此，Jaime Ramire-Angulo[1] 等人提出了基于浮柵技術(shù)的準(zhǔn)浮柵技術(shù)。

　　準(zhǔn)浮柵MOS管的結(jié)構(gòu)同浮柵晶體管的結(jié)構(gòu)類似，所不同的是他們的初始電荷方式不同，準(zhǔn)浮柵NMOS(PMOS)晶體管是通過一個(gè)阻值非常大的上(下)拉電阻直接把浮柵接到電源VDD(GND)上，解決了它的初始問題。但是在集成電路工藝中，做一個(gè)阻值非常大的電阻是不太可能的，因?yàn)樗娮璧闹禃S諸多因素變化，精確它的值就不太可能，而且大阻值的電阻會占用大量的芯片面積，也是不經(jīng)濟(jì)的。所以在COMS 工藝中可以用一個(gè)MOS管來代替電阻，將一個(gè)二極管連接的工作在截止區(qū)的MOS 晶體管來等效為一個(gè)阻值非常大的電阻。圖2 所示了一個(gè)兩輸入準(zhǔn)浮柵NMOS 晶體管。

　　圖2 兩輸入準(zhǔn)浮柵NMOS 晶體管

　　3 傳統(tǒng)的兩級運(yùn)算放大器

　　運(yùn)算放大器[2-3]是模擬集成電路和混合信號集成電路的基本電路單元，是模擬集成電路設(shè)計(jì)的關(guān)鍵模塊之一。它的性能對整個(gè)電路以及芯片的影響是至關(guān)重要的。

　　由于傳統(tǒng)的單級放大器不適合低壓設(shè)計(jì)，越來越多的設(shè)計(jì)使用多級放大器。與傳統(tǒng)的共源共柵結(jié)構(gòu)相比，兩級運(yùn)算能獲得更高的電壓增益和輸出擺幅。在本次的設(shè)計(jì)中，我們選用了圖3 所示的兩級運(yùn)算結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)是目前應(yīng)用得最為廣泛的電路之一，在低壓的工作環(huán)境下，它能得到較為理想的輸入共模范圍和輸出擺幅。并通過米勒補(bǔ)償電容和調(diào)零電阻串聯(lián)的補(bǔ)償電路使兩級運(yùn)放的頻率響應(yīng)特性和轉(zhuǎn)換速度得到了很好的改善，是一種簡單又比較有實(shí)際運(yùn)用意義的電路。

　　對電路的結(jié)構(gòu)分析，可以知道：

　　圖3 傳統(tǒng)的兩級運(yùn)算放大器

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本文導(dǎo)航

第 1 頁：新型低功耗兩級運(yùn)算放大器設(shè)計(jì)方案
第 2 頁：準(zhǔn)浮柵的兩級運(yùn)算放大器

運(yùn)算放大器(170474) 運(yùn)算放大器(170474)
低功耗(102340) 低功耗(102340)

兩級運(yùn)放為什么不能用兩個(gè)同相輸入比例放大器實(shí)現(xiàn)啊？

兩級運(yùn)放為什么不能用兩個(gè)同相輸入比例放大器實(shí)現(xiàn)啊，還是只能用兩個(gè)反向輸入比例放大。如圖可以實(shí)現(xiàn)兩級放大嗎，接的全是運(yùn)算放大器的同相輸入端，如果不能的話，為什么啊

2023-03-17 10:00:01

低功耗運(yùn)算放大器CN951電子資料

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DN1042- 低功耗運(yùn)算放大器：低噪聲基準(zhǔn)，實(shí)用正弦波

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運(yùn)算放大器

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運(yùn)算放大器功耗大

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運(yùn)算放大器功耗大請問是什么原因？

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運(yùn)算放大器介紹

什么是運(yùn)算放大器？

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運(yùn)算放大器類型總結(jié)

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運(yùn)算放大器選型求助

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模數(shù)轉(zhuǎn)換器●微功率過濾器說明OPA349和OPA2349是超低功耗運(yùn)算放大器，提供70kHz帶寬，靜態(tài)電流僅為1μA。這些軌對軌輸入和輸出放大器是專為電池供電的應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。輸入共模電壓范圍在電源軌外延

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什么是運(yùn)算放大器

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概述CN958內(nèi)部包括一個(gè)運(yùn)算放大器和一個(gè)基準(zhǔn)電壓源，適合于2.5V到5.5V單電源工作。CN958內(nèi)部的運(yùn)算放大器具有頻率補(bǔ)償電路，在單位增益應(yīng)用時(shí)也能保持穩(wěn)定。其輸出級采用特別設(shè)計(jì)，即使在帶有

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電流反饋和電壓反饋運(yùn)算放大器的基本原理提高運(yùn)算放大器速度和帶寬的有效途徑高速運(yùn)算放大器使用過程中的穩(wěn)定性解析

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LTC1049的典型應(yīng)用是高性能，低功耗零漂移運(yùn)算放大器。通常在其他斬波穩(wěn)定放大器外部需要的兩個(gè)采樣保持電容集成在芯片上

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求一種低壓低功耗CMOS電流反饋運(yùn)算放大器設(shè)計(jì)方案

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2021-04-14 06:55:14

求一種低電壓全差分套筒式運(yùn)算放大器的設(shè)計(jì)方法

本文設(shè)計(jì)的帶共模反饋的兩級高增益運(yùn)算放大器結(jié)構(gòu)分兩級，第一級為套筒式運(yùn)算放大器，用以達(dá)到高增益的目的；第二級采用共源級電路結(jié)構(gòu)，以增大輸出擺幅。另外還引入了共模反饋以提高共模抑制比。該方案不僅

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環(huán)路增益對運(yùn)算放大器電路有什么影響？

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請問兩級運(yùn)算放大器的建立時(shí)間如何估算？

參考運(yùn)放的datasheet。但如果是兩級運(yùn)算放大器電路呢，此時(shí)總的建立時(shí)間又該如何估算？同樣以ADA4897組成兩級運(yùn)算放大電路為例說明，級聯(lián)后總的0.01%建立時(shí)間該是多少？可能的答案：（1）總

2018-11-13 15:08:15

請問兩級運(yùn)算放大器的建立時(shí)間如何估算？

時(shí)間可以參考運(yùn)放的datasheet。但如果是兩級運(yùn)算放大器電路呢，此時(shí)總的建立時(shí)間又該如何估算？同樣以ADA4897組成兩級運(yùn)算放大電路為例說明，級聯(lián)后總的0.01%建立時(shí)間該是多少？可能

2023-11-27 06:54:56

轉(zhuǎn)向特定應(yīng)用的運(yùn)算放大器

)，如高速、精密、和低功耗。事實(shí)上，這些類型的運(yùn)算放大器相當(dāng)專用而成為應(yīng)用的主角！我們最近發(fā)布的精密電流檢測放大器NCS21x系列和即將發(fā)布的NCS40x系列表明我們重點(diǎn)轉(zhuǎn)向開發(fā)更專業(yè)的運(yùn)算放大器

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本文首先闡述了輸入失調(diào)電壓對運(yùn)算放大器性能的影響，以及零漂移、斬波穩(wěn)定運(yùn)算放大器與通用運(yùn)算放大器在性能上的差異。

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OP191 291 491低功耗單電源運(yùn)算放大器

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OP193 293 493型精密低功耗運(yùn)算放大器

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CMOS兩級運(yùn)算放大器調(diào)零電路性能分析

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低功耗型運(yùn)算放大器是什么意思

低功耗型運(yùn)算放大器是什么意思 低功耗型運(yùn)算放大器的定義由于電子電路集成化的最大優(yōu)點(diǎn)是能使復(fù)雜電路小型輕便，所以

2010-03-09 15:53:17

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跨導(dǎo)運(yùn)算放大器,跨導(dǎo)運(yùn)算放大器是什么意思

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2010-03-09 15:55:44

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MAX4366 4167低功耗高輸出驅(qū)動(dòng)集成運(yùn)算放大器電路圖

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2010-03-30 16:05:39

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兆半導(dǎo)推出低功耗特性的運(yùn)算放大器

兆半導(dǎo)推出低功耗特性的運(yùn)算放大器 飛兆半導(dǎo)體全新運(yùn)算放大器為便攜和消費(fèi)產(chǎn)品設(shè)計(jì)帶來低功耗特性飛兆半導(dǎo)體公司(Fairchild Semiconductor)推

2010-04-01 12:31:40

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MAX4100-MAX4101低功耗運(yùn)算放大器

MAX4100-MAX4101(MAXIM [500MHz的低功耗運(yùn)算放大器])

2015-12-01 11:46:14

低功耗CMOS集成運(yùn)算放大器的研究

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2017-03-05 15:00:06

低壓低功耗運(yùn)算放大器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

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2017-03-05 15:00:06

恒流二極管運(yùn)算放大器低功耗研究

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2017-03-20 08:00:00

低功耗JFET輸入運(yùn)算放大器 ada4062-2 / ada4062-4

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2017-11-29 15:21:46

兩級COMS運(yùn)算放大器的資料和設(shè)計(jì)說明

CMOS運(yùn)算放大器的基本分類1、單級差分運(yùn)算放大器（電流鏡做負(fù)載的差分放大器）2、套筒式共源共柵CMOS運(yùn)算放大器（單級）3、折疊共源共柵CMOS運(yùn)算放大器（單級）4、兩級CMOS運(yùn)算放大器 5、Rail-to-Rail CMOS運(yùn)算放大器6、Chopper CMOS運(yùn)算放大器運(yùn)放的概念、組成與電路結(jié)構(gòu)

2018-11-07 10:10:57

什么是模擬集成運(yùn)算放大器

運(yùn)算放大器、低功耗運(yùn)算放大器、高精度運(yùn)算放大器、高速運(yùn)算放大器、高輸入阻抗運(yùn)算放大器等。集成運(yùn)放的外形有金屬圓殼封I裝、金屬菱形封裝、扁平封裝、陶瓷雙列直插式封裝、塑料雙列直插式封裝。有關(guān)用字1母表示器件的封裝國家標(biāo)準(zhǔn)可參看下章有關(guān)章節(jié)內(nèi)容。

2020-06-16 18:00:53

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新型低功耗兩級運(yùn)算放大器設(shè)計(jì)方案

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