增益增強(qiáng)共源共柵放大器的設(shè)計(jì)

　　由于整個(gè)電路中有許多共源共柵管需要提供偏壓，因此采用了共源共柵寬擺幅電流鏡來對(duì)這些管子提供偏置，寬擺幅共源共柵電流鏡在保證電流復(fù)制精度的同時(shí)提高了擺幅，使得電路在保證輸出擺幅的同時(shí)保持正常工作。寬擺幅共源共柵電流鏡電路圖如圖6所示，其中I2=I1。

　　2 電路仿真結(jié)果

　　整個(gè)運(yùn)放及其偏置電路采用SMIC 0.18μmCMOS混合信號(hào)工藝進(jìn)行設(shè)計(jì)，并在Cadence環(huán)境下用Specture進(jìn)行模擬仿真，電源電壓3.3V，負(fù)載電容3 pF。對(duì)電路進(jìn)行AC仿真，仿真結(jié)果顯示電路直流增益119.3 dB，單位增益帶寬378.1 MHz，相位裕度60°，如圖7所示。

　　放大器建立到輸出電壓0.1%精度時(shí)的建立時(shí)間為7.9 ns，測(cè)試波形如圖8所示。

　　共模輸入范圍600mV～3.3V;電壓輸出范圍0.6～3.1V;功耗39mW。

　　3 版圖設(shè)計(jì)

　　整體電路包括1個(gè)主放大器，2個(gè)gainboost和1個(gè)共模負(fù)反饋，主放大器和gainboost各有自己的偏置電路。gainboost的偏置電路和gai-nboost放大器靠近放置以使連線最短，2個(gè)gainboot分別放在主放大器兩側(cè)以使總體版圖對(duì)稱，開關(guān)電容共模負(fù)反饋放在主放大器下面以使out+，out-和Vb1連線最短。主放大器做ABAB匹配，采用雙側(cè)供電，以保證差模信號(hào)較好匹配，主放大器偏置分拆在主放大器兩側(cè)，以使總體版圖形狀更加規(guī)則整齊，節(jié)省面積。

　　4 結(jié)語

　　介紹了一種折疊式共源共柵運(yùn)算放大器的設(shè)計(jì)。實(shí)際的設(shè)計(jì)仿真值為：小信號(hào)低頻電壓增益119.3 dB;單位增益帶寬378.1 MHz;相位裕度60°;建立時(shí)間7.9 ns;電源電壓3.3 V;共模輸入范圍600 mV～3.3 V;電壓輸出范圍0.6～3.1 V;負(fù)載電容3 pF;功耗為39 mW。整個(gè)設(shè)計(jì)滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)要求，并應(yīng)用于欠采樣技術(shù)的12 b，60 MHz流水線ADC設(shè)計(jì)中。