基于0.18um工艺低电压、低功耗CMOS运算放大器的设计与研究

摘要

电子产品，在电子通讯、微生物、笔记本电脑和医学等领域的小型化和便携式，使得通过采用低电压、低功耗的芯片设计成为目前市场发展趋势，运算放大器作为模拟电路和数模混合电路的基础，低电压、低功耗的设计有着广泛的应用，同时提高运算放大器的性能可以改善整个电路系统的性能。因此，采用低电压、低功耗的COMS运算放大器设计是当今研究热点。本文对国内外的低电压、低功耗运算放大电路问题进行了研究和分析，汲取目前集成电路设计的低电压、低功耗技术和先进方法，完成了基于0.18um工艺低电压、低功耗CMOS运算放大器仿真设计。对运放的各个组成单元、运算放大器的输入和输出以及基准电路的仿真调试，并给出了设计版图。其主要技术指标是，电压1.5V，功耗28.85μW，版图面积0.0016mm2。

目录

第1章 绪论

1.1 课题背景和研究意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本课题主要完成的工作

1.4 本章小结

第2章 CMOS器件模型与工作特性

2.1 MOS器件模型与工作特性

2.1.1 MOS管的一阶V/I特性

2.1.2 二级效应

2.2 MOS管的大信号模型

2.3 MOS管的小信号模型

2.4 本章小结

第3章 低电压低功耗CMOS运放概述

3.1 集成运放概述

3.1.1 运算放大器的发展概况

3.1.2 集成运放的基本结构

3.1.3 CMOS运算放大器的优点

3.2 运放的应用

3.2.1 基本运算电路

3.2.2 信号处理电路

3.2.3 波形发生器

3.2.4 测量电路

3.3 低电压低功耗模拟IC基本问题

3.3.1 CMOS电路功耗的来源

3.3.2 电压降低的极限

3.3.3 低电压低功耗运放的基本问题

3.3.4 低电压低功耗模拟IC设计技术

3.4 本章小结

第4章 低电压低功耗运放的设计与仿真

4.1 技术指标的要求

4.2 运放的电路结构及基本原理

4.3 运放的仿真结果

4.3.1 运放的直流传输特性分析

4.3.2 运放输入和输出的共模电压范围分析

4.3.3 运放的交流小信号分析

4.3.4 运放的静态功耗分析

4.3.5 运放的转换速率和建立时间分析

4.3.6 运放的共模抑制比分析

4.3.7 运放的电源抑制比分析

4.4 本章小结

第5章 低电压低功耗CMOS运放的版图设计

5.1 设计规则

5.2 闩锁效应

5.3 DRC和LVS

5.4 本章小结

第6章 结论

参考文献

致谢

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