CMOS运放的设计和几何规划优化方法研究(10)

CMOS运放的设计和几何规划优化方法研究

第三章 手工设计及仿真结果

§3.1 手工计算

给定运放工作的正电源电压为5V，负电源电压为0V。由设计指标的要求，静态功耗不大于2mw，所以电源提供的总电流必须不大于400uA。首先进行电流分配：偏置电路各分配10uA；将第二级分配尽可能大的电流，定为290uA；剩余的90uA分配给第一级电路。并且这样的分配可以保证在Cc小于3pf的时候满足SR≥30V/us的要求。具体的设计，先从等效输入噪声入手。

（1）．等效输入噪声

忽略第二级的等效输入噪声，因为第二级的等效输入噪声要除以第一级的增益。第一级

α2

的等效输入噪声功率谱密度sn,in=+β，其中

f

1

fp 1+α=

CoxW1L1

2K

KµLKL

fn

nfp

p

2

12

，β 3

因此，等效输入噪声只是L1，L3，令L1，L3都取长度的最小值0.8µ，

W1和IDS1的函数。

22 ≤Smax= 300则由等效输入噪声要求Sn

,in

，

（f=1KHZ）时。将上式中各量分别带入2

具体数值进行计算，可以发现在1khz时，上式中第二项即热噪声相对第一项来说可以忽略不计，并计算得W1≥228um，于是取W1=228u。

（2）．由带宽与极点的关系确定M6的大小

由于密勒补偿电容Cc的存在，P1和P2两个极点将会分开得很远，这样在单位增益带宽频率处第一极点引入大约-90使得第二极点对相位的移动没有贡献。

这时候ωu参照[3]中的理论计算，ωp2达到最大值3.73，

u

最大。因为还存在更高极点的影响，在此取2p3=1.63。且因为此

u

p2

时第二极点的附加相移被抵消掉，所以此时的相位裕度也会较大，可以满足60度的要求。