CMOS全差分轨对轨跨导器的设计及其应用

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随着集成电路技术的发展,电流模式电路的研究设计已经成为国内外微电子、集成电路设计领域的热门前沿课题。全差分式跨导运算放大器是电流模式电路的一种通用标准集成电路,是模拟系统和数字混合系统的基础。跨导运放的基础应用有电压比较器和连续时间跨导-电容滤波器等。本文主要研究设计一种新型全差分轨对轨输入的跨导器,其输入/输出动态范围线性可调节,并应用全差分轨对轨跨导器电路构造电压模式和电流模式的多功能双二阶滤波器。具体研究内容如下:  1、设计了一种新型全差分轨对轨结构且线性范围可调节的 CMOS跨导器电路,全差分电路由主放大器和共模反馈环路电路两部分组成,主放大器是由 P型电路和 N型电路的栅极并联组成。电路是单级结构。应用 Cadence软件,SMIC0.18μm工艺,电源电压为1.8V,仿真结果表明:通过连续调节源级负反馈电阻值(0~30KΩ),单级跨导增益最高值为-69.7dB;输出电流的-3 dB截止带宽最高为396Mhz;输入电压线性范围扩展到±0.7V,输出电流,与不包含源级负反馈电阻相比,范围增大了约5倍;CMRR为-124dB;PSRR为-62dB;功耗为1.5mW。  2、基于所设计的CMOS全差分轨对轨跨导器电路,分别应用组成电压比较器、电压模式和电流模式的多功能双二阶滤波器、模拟各种功能运算。功能运算模拟包括全差分式电压模式和全差分式电流模式的加法器和积分器。所设计的双二阶滤波器可以根据不同的输入端参数,实现低通、高通、带通、带阻四种滤波功能。并且采用所设计双二阶滤波器并联实现四阶电压模式和电流模式滤波器,使用仿真软件Cadence,验证设计的正确性。  3、设计并绘制了不包含无源电阻的 CMOS全差分轨对轨跨导器的电路版图,其版图通过DRC、LVS、RCX验证,进行后仿真PS。仿真结果表明:跨导增益、截止带宽均有下降,但基本与前仿真一致。
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