采樣保持電路中全差分運算放大器的設計與仿真

摘要：本文設計了一種全差分運算放大器，對運算放大器的AC 特性和瞬態(tài)特性進行了仿真分析和驗證。該運放采用折疊式共源共柵結(jié)構(gòu)、開關(guān)電容共模反饋（SC-CMFB）電路以及低壓寬擺幅偏置電路，以實現(xiàn)在高穩(wěn)定下的高增益和大輸出擺幅。在Cadence 環(huán)境下，基于CSMC 0.6um 工藝模型，進行了仿真分析和驗證。結(jié)果表明，運算放大器滿足設計要求。

　　1 引 言

　　運算放大器是許多模擬系統(tǒng)和混合信號系統(tǒng)的一個完整部分，伴隨著每一代CMOS 工藝，由于電源電壓和晶體管溝道長度的減小，為運算放大器的設計不斷提出新的挑戰(zhàn)。在采樣保持電路的設計中，運算放大器是最關(guān)鍵的模塊之一，其帶寬，擺率，增益，噪聲，失調(diào)等性能直接決定了采樣保持電路模塊的速度，精度等性能。

　　2 折疊共源共柵結(jié)構(gòu)

　　電路結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

圖1 折疊共源共柵運算放大器

　　運算放大器采用折疊共源共柵結(jié)構(gòu)，采用NMOS 輸入差分對MN1 和MN2。MN0 為輸入差分對的尾電流源，向MN1 和MN2 提供直流偏置。MP1 和MP2 為電流源，向輸入管和共源共柵管提供直流偏置。MP3 和MP4 為共源共柵管，用來提高運算放大器的增益。MN3，MN4，MN5 和MN6 是共源共柵電流鏡負載，采用共源共柵結(jié)構(gòu)可以提高輸出阻抗。