基于跨導放大器的電流模式積分單元的設(shè)計
2 積分器設(shè)計
由以上分析可知要設(shè)計一個電流模式的積分器首先需要設(shè)計一款高性能OTA。本文設(shè)計了一款低電壓的CMOS兩級OTA,并將其應(yīng)用于積分電路的仿真設(shè)計。OTA的核心電路如圖4所示。本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/186821.htm
此電路在第一級采用共源共柵結(jié)構(gòu)M1~M11,相比基本的兩級放大器可以提高增益,并克服了套筒式結(jié)構(gòu)的輸入范圍窄的缺點。輸入采用PMOS折疊式差分輸入結(jié)構(gòu),輸入共模范圍可以非常寬,甚至可以低于底電壓。同時第2級放大結(jié)構(gòu)的存在,輸出范圍可以達到全擺幅。設(shè)計中此電路采用差轉(zhuǎn)單的結(jié)構(gòu)將輸出轉(zhuǎn)換為單端輸出,這樣給電路增加了一個鏡像極點,但是與此同時帶來的零點共同作用使得其極點的影響可以忽略。并且電路中為了增加電路穩(wěn)定性,提高相位裕度,減小非零主極點的影響,還進行了米勒電容的頻率補償。將米勒電容Cc接在第1級共柵輸入端和和第2級輸出段之間這樣在反饋通路上存在一個共柵結(jié)構(gòu),消除了頻率補償原本因前饋同路而帶來的零點。
電路采用PTAT基準電流源,電路如圖5所示。整個電路通過手工計算推導,然后采用計算機進行仿真,微調(diào)電路參數(shù)。最終所得到的OTA放大器在負載為5 pF的開環(huán)增益為81.3 dB,無偏置情況下的功耗僅為607μW。輸出電壓范圍為0.2~1.6 V,基本實現(xiàn)全擺幅的輸出。輸出電壓為SR>5V/μs。
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