【摘 要】
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半导体行业经历了半个多世纪的飞速发展,模拟集成电路在其中扮演着不可或缺的角色,而运算放大器是模拟集成电路的最重要的基本单元。近年来,随着物联网、5G通信、人工智能和便携设备等信息产业的不断发展,雷达射频收发芯片作为连接外界的桥梁,它的重要性越发显著。运算放大器作为接收机中重要的一部分,需要放大检测微弱回波信号,使得低噪声、低失调运算放大器的研究具有重要的现实意义。基于此研究背景,论文重点分析了低闪
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半导体行业经历了半个多世纪的飞速发展,模拟集成电路在其中扮演着不可或缺的角色,而运算放大器是模拟集成电路的最重要的基本单元。近年来,随着物联网、5G通信、人工智能和便携设备等信息产业的不断发展,雷达射频收发芯片作为连接外界的桥梁,它的重要性越发显著。运算放大器作为接收机中重要的一部分,需要放大检测微弱回波信号,使得低噪声、低失调运算放大器的研究具有重要的现实意义。基于此研究背景,论文重点分析了低闪烁噪声、低失调电压的CMOS运算放大器设计方法。论文首先介绍了CMOS电路中的噪声、失调理论基础,其次推导计算了放大器中各个基本电路中的噪声、失调。然后在此基础上论文重点详细说明了运算放大器的主体构成电路和设计方法,偏置电路采用结构简单的与电源无关的电流基准提供稳定的电流,输入级采用折叠共源共栅结构来提供较大增益和较大输出摆幅,输出级采用CLASS A结构稳定输出信号失真度低的信号,接着在主体运放中进行频率补偿和共模反馈来满足相位裕度和共模抑制比要求,最后在设计运放的基础上进行噪声失调消除设计,采用了斩波技术和自动调零技术两种方法来分别设计了两款放大器。本论文设计的运算放大器采用0.18um CMOS工艺,仿真工具使用的是cadence中的spectre仿真器,版图绘制也是采用的cadence。仿真得到的结果是开环增益101dB,共模抑制比226dB,电源抑制比86dB;斩波放大器在10Hz处的等效输入噪声为16.27nV/sqrt(Hz),等效输入失调电压为3.6uV;自动调零放大器在10Hz处的等效输入噪声为13.8nV/sqrt(Hz),等效输入失调电压为138.2uV。以上指标证明了放大器具有低噪声低失调特性,满足了预期目标。
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