运算放大器。ic设计
电子设计中的模拟IC设计
电子设计中的模拟IC设计在电子设计中，模拟集成电路设计是一个非常重要的领域，它涉及到模拟信号的处理和传输，通常用于处理声音、图像和其他形式的连续信号。
模拟IC设计的目标是设计出性能稳定、功耗低、成本合理的集成电路。
模拟IC设计的第一步是确定设计参数和规格。
在开始设计之前，需要明确信号的频率范围、幅度范围、输出电流和电压要求等。
这些参数将直接影响到后续设计的方向和结果。
接下来是电路拓扑设计。
根据设计参数和规格，选择合适的电路结构和拓扑。
常用的模拟IC电路包括放大器、滤波器、混频器等。
在确定了电路拓扑之后，可以开始进行具体的电路设计。
在模拟IC设计过程中，模拟电路设计工程师通常会使用一些仿真工具来验证电路设计的性能。
通过仿真可以有效的评估电路的稳定性、频率响应、阻抗匹配等重要指标，从而及时发现问题并进行调整优化。
另一个重要的环节是布局与布线设计。
良好的电路布局和布线对于模拟IC的性能至关重要。
合理的布局可以减小信号传输路径，降低电路的噪声和干扰。
同时，优秀的布局还能有效减小电路的面积和功耗，提高集成度和整体性能。
模拟IC设计的最后一步是验证和调试。
设计完成后，需要进行严格的验证测试，确保电路能够满足设计要求。
如果出现问题，需要及时调试和优化。
通过不断地验证和调试，最终设计出符合需求的模拟IC电路。
总的来说，模拟IC设计是一个复杂而精密的过程，需要设计工程师具备深厚的电路知识和丰富的实践经验。
只有通过不懈的努力和精心的设计，才能设计出性能稳定、高效能的模拟集成电路。
希望以上内容能帮助您更好地了解电子设计中的模拟IC设计。
二级运算放大器知识讲解
二级运算放大器哈尔滨理工大学软件学院模拟IC课程设计报告课程模拟IC设计题目二级运算放大器专业集成电路设计与集成班级集成10-2班学生唐贝贝学号1014020227指导老师陆学斌2013年6月14日目录1.课程设计目的…………………………………………………2.课程设计题目描述和要求……………………………………3.课程设计具体内容……………………………………………3.1 设计过程分析……………………………………………3.2使用软件…………………………………………………3.3 原理图……………………………………………………3.4 仿真网表…………………………………………………3.5波形分析…………………………………………………4.心得体会………………………………………………………一、课程设计目的1.熟悉并掌握Hspice与cosmosScope软件的使用。
2.熟练应用Hspice仿真网表并修改分析网表，学会用comosScope查看分析波形。
3.锻炼学生独立完成二级运算放大器的能力。
4. 在扎实的基础上强化实践能力，把模拟IC理论实践化。
二、课程设计题目描述和要求设计指标：静态功耗：小于5mw开环增益：大于70dB单位增益带宽大于5MHz相位裕量：大于60度转换速率（SR）大于20V/us共模抑制比：大于60dB电源抑制比：大于70dB输入失调：小于1mV负载电容：2-4pF要求：1、手工计算出每个晶体管的宽长比。
通过仿真验证设计是否正确，保证每个晶体管的正常工作状态。
2、使用Hspice工具得到电路相关参数仿真结果，包括：幅频和相频特性（低频增益，相位裕度，单位增益带宽）、CMRR、PSRR、共模输入输出范围、SR 等。
3、每个学生应该独立完成电路设计，设计指标比较开放，如果出现雷同按不及格处理。
4、完成课程设计报告的同时需要提交仿真文件，包括所有仿真电路的网表，仿真结果。
5、相关问题参考教材第六章，仿真问题请查看HSPICE手册。
集成电路运算放大器设计教案
集成电路运算放大器设计教案是电子工程师必须学习的一个重要课程。
运算放大器是一种非常重要的电子器件，广泛应用于各种电子设备、电路的设计和制作过程中。
因此，精心编写一份课程教案，对于学生全面掌握运算放大器的基本原理及应用至关重要。
本文将对集成电路运算放大器设计教案做一个详细地介绍。
一、教案基本内容1.引言本部分主要介绍运算放大器概念的由来、应用和发展历程，并对运算放大器的类型、性质和分类做一个简要的阐述和分析。
2.理论基础本部分主要介绍运算放大器的基本原理，包括运算放大器的电路模型、基本特性和输入输出电压范围等内容。
对于运算放大器的电压跟随、虚地、共模抑制、负载容忍和不稳定因素等方面做一个详尽的讲解。
3.电路设计本部分主要介绍运算放大器电路设计的基本流程和要点，包括运算放大器的放大性能和电源电压的选择、运算放大器的电源反向保护和工作温度的适应等内容。
同时，对于运算放大器的带宽、相位裕度、相位噪声和带内电平等方面做一个详细的讲解。
4.应用实践本部分主要介绍运算放大器的典型应用实践及设计思路，包括基于运算放大器的高精度电压源的设计、自适应PLL的设计、数字判断电路的设计、开环电路的设计以及运算放大器的开环和闭环应用等方面。
5.教学方法本部分主要介绍教学方法的选择和应用方法的讲解，包括教学中制作运算放大器电路实验板、动态演示和运算放大器应用设计仿真等教学方法。
6.教学评估本部分主要介绍教学评估的方案与方法，包括教案制定后对教学效果的评估、学生实验报告和成绩单的评估等内容。
二、教案的设计思路集成电路运算放大器设计教案的设计思路应该是根据教学大纲的要求，并结合实际情况编写设计思路。
具体的设计思路如下所述：1.明确教学目标首先需要明确教学目标，根据教学大纲的要求，制定出相应的教学计划。
明确教学目标后，可以根据学生的实际情况制定出相应的教学方法和策略。
2.制定教学计划根据教学目标制定教学计划。
教学计划应该包括教师的教学内容、教学方法及课堂活动。
运算放大器原理图
运算放大器原理图运算放大器（Operational Amplifier，简称Op-Amp）是一种重要的电子元件，它在电子电路中起着非常重要的作用。
本文将介绍运算放大器的原理图及其工作原理。
首先，让我们来了解一下运算放大器的基本结构。
运算放大器通常由一个差分输入级、一个级联放大器和一个输出级组成。
差分输入级通常由两个输入端和一个差分放大器组成，级联放大器由多个级联的放大器组成，输出级则是一个输出放大器。
运算放大器的电路图如下所示：（插入运算放大器原理图）。
在实际应用中，运算放大器通常用来放大电压信号、求和、差分运算、积分、微分等。
运算放大器具有高输入阻抗、低输出阻抗、大增益、宽带宽等特点，可以实现很多复杂的电路功能。
运算放大器的工作原理是基于反馈原理的。
在运算放大器的反馈电路中，通过外部连接的电阻、电容等元件，将部分输出信号反馈到输入端，从而实现对输出信号的控制。
通过控制反馈电路的参数，可以实现对运算放大器的增益、频率特性等进行调节。
另外，运算放大器还有一些常见的特性，比如输入偏置电流、输入偏置电压、共模抑制比、噪声等。
这些特性对于运算放大器的实际应用有着重要的影响，需要在设计电路时进行充分考虑。
在实际应用中，运算放大器广泛应用于模拟电路、数字电路、信号处理、自动控制等领域。
比如，运算放大器可以用来设计滤波器、比较器、振荡器、放大器等电路，也可以用来实现信号的调理、放大、滤波、整形等功能。
总的来说，运算放大器是一种非常重要的电子元件，它在电子电路中有着广泛的应用。
通过对运算放大器的原理图及其工作原理的了解，可以更好地应用运算放大器设计各种电路，实现各种功能。
希望本文对读者有所帮助，谢谢阅读！。
运算放大器低通滤波器的设计
运算放大器低通滤波器的设计低通滤波器是一种常见的滤波器，它可以将高频信号从输入信号中去除，只保留低频信号。
在运算放大器（Operational Amplifier，简称Op Amp）电路中，低通滤波器的设计可以用于滤除噪声、降低干扰等方面，使得输出信号更加准确和稳定。
一、低通滤波器的基本原理低通滤波器的基本原理是通过阻挡高频信号，只允许低频信号通过。
在运算放大器电路中，可以使用电容器和电阻实现低通滤波器。
1.RC低通滤波器RC低通滤波器是一种简单实用的滤波器，它由一个电阻和一个电容组成。
当输入信号通过电阻流入电容时，电容会逐渐充电，导致高频信号的幅度减小，从而实现滤波作用。
2.RC低通滤波器的截止频率RC低通滤波器的截止频率是指当输入信号的频率大于截止频率时，滤波器开始起作用，将高频信号滤除。
RC低通滤波器的截止频率可以通过以下公式计算：f_c=1/(2πRC)其中，f_c为截止频率，R为电阻值，C为电容值，π为圆周率。
二、运算放大器低通滤波器的设计步骤下面将介绍如何设计一个基于运算放大器的低通滤波器。
1.确定截止频率在设计低通滤波器之前，首先需要确定所需的截止频率。
根据应用需求和信号特性，选择适当的截止频率。
2.选择电容和电阻值根据所选截止频率，可以使用上述公式求解所需的电容和电阻值。
常见的电容和电阻值可以通过硬件电子元件手册或市场供应商的数据手册进行选择。
3.选择适当的运算放大器选择一个合适的运算放大器，以满足设计要求。
运算放大器应具有高增益、高输入阻抗和低输出阻抗等特性。
4.建立电路连接将所选运算放大器、电阻和电容连接成一个低通滤波器的电路。
具体的连接方式可以参考运算放大器数据手册或其他相关资料。
5.设计电源为运算放大器电路提供适当的电源。
根据运算放大器的需求，选择合适的电源电压和电源电容。
6.调试和测试将设计好的低通滤波器电路进行调试和测试。
通过输入不同频率的信号，观察输出信号的响应和滤波效果。
IC设计基本知识
IC设计基本知识IC设计（Integrated Circuit Design）是指利用半导体工艺将电子器件集成在一块硅片上，并通过设计和布局进行电路的实现和优化的过程。
IC设计是电子工程领域的关键技术之一，也是现代电子设备发展和电子产业升级的重要基础。
IC设计的基本知识可以分为以下几个方面：1.电子器件基础知识：了解各种电子器件的基本工作原理和特性是进行IC设计的基础。
例如，了解二极管、晶体管、场效应管等器件的结构、原理和参数。
2. 数字电路设计：数字电路设计是IC设计的重要部分。
了解数字电路的设计原理、逻辑门电路、时序电路、状态机等基本概念和设计方法是必要的。
另外，还需要熟悉可编程器件如FPGA（Field Programmable Gate Array）的原理和应用。
3.模拟电路设计：模拟电路设计是IC设计中的另一个重要部分。
了解模拟电路的设计原理、放大器、滤波器、振荡器等基本电路的设计方法是必要的。
同时，需要了解一些基本的模拟电路设计工具和方法。
4.射频电路设计：射频电路设计是IC设计中的一个特殊领域，用于实现无线通信和射频前端。
了解射频电路的基本原理、调制解调、射频放大器、滤波器等相关概念和设计方法是必要的。
5.数字信号处理：数字信号处理（DSP）是IC设计中的另一个重要方向。
了解数字信号处理的基本原理、滤波器设计、傅里叶变换等概念是必要的。
6.IC制造工艺：了解IC制造工艺是进行IC设计的基本要求之一、了解硅片制造的工艺流程、光刻技术、薄膜沉积、蚀刻等过程是必要的。
7.版图设计：版图设计是实现IC电路的物理布局和连接。
了解版图设计的基本规则、布线技巧、电路布局等是进行IC设计的必备知识。
8.仿真和验证：进行IC设计时，需要进行电路仿真和验证。
了解电路仿真软件如SPICE的基本原理和使用方法，熟悉验证电路设计的方法是必要的。
9.芯片测试和封装：了解芯片测试和封装技术也是进行IC设计的重要环节之一、了解如何进行芯片测试和封装设计，以满足产品质量和可靠性的要求是必要的。
电工电子技术基础 第9章集成运算放大器
在图9.6（c）所示的电路中，假设输入电压ui的瞬时极性为⊕，因输入信号是加在集成 运放的反相输入端，输出电压uo的瞬时极性为 ，此时反相输入端的电位高于输出端的电 位，反馈电流if方向如图所示，则净输入电流 id ii if ，即净输入电流减小，该电路引入 的是负反馈。
性；再根据输出信号的极性判别出反馈信号的极性，若反馈信号使净输入信号增加，为正反
馈；若反馈信号使净输入信号减小，则为负反馈。
+
Rp
ui ud
RF
uf R1
Rp
ui
uo
ud
+ + __
RF
uf R1
+ ++
+ +
_
+
+
R1
if RF
uo
ui
ii id
uo
Rp
_
+
+_ +
_+ +
_
（a）正反馈
（b）负反馈
2 电压反馈和电流反馈的判别 若反馈量与输出电压成正比，称为电压反馈；若反馈量与输出电流成正比，
则称为电流反馈。判别方法可采用负载短路法。假设将放大器输出端的负载短 路，使输出电压为0，若反馈信号也为0，则为电压反馈，否则就是电流反馈。
图9.7（a）所示的电路中，如果把负载短路，则uo等于0，这时反馈信号uf 也为0，所以是电压反馈。因此该放大电路中引入的反馈为电压串联负反馈。图 9.7（b）所示的电路中，若把负载短路，反馈信号if仍然存在，所以是电流反馈。
运算放大器设计.ppt
40~8 仪表放 3.05
5
大器
8PDIP 精密,
0
50
0.5
12 0
5
8
9
0. 7
4. 5
36
/40~8
低功耗 USD 仪表放 4.95
5
大器
0.0 02
50+ 500/ G
5+2 0/G
12 0
5
8
9
PDIP- 精密低
0. ± ±2. 8/-
功耗仪 USD
7 18 25
40~8 表放大 3.05
7、低噪声运放电路 噪声模型
手册已知OP的宽带噪声输入电压密度 ER R/8(nV/ Hz)
输入电流噪声密度
En(nV/ Hz)
给定电阻阻值。
计算按照上述方式的噪声电压
计算方法：1)找到EN
ENT ENEI ER 222
2）计算噪声电流在电阻上的 噪声电压EI=INxR
3)计算电阻热噪声 E n
4 .2 n V /
Hz
1K R1 // R 2
1n V / 4nV
Hz
/
Hz
VOUT
E NT G N
1 3
V RM S
BW
4 .2 1 0 1
1000 H z
No Image
PDIP8/40~8 5
单电源, 微功耗, 仪表运 算放大 器
USD 2.10
0.0 02
250
3
83 25
பைடு நூலகம்
35
160
0. ± ±1. 18 18 35
PDIP8/40~8 5
微功耗 仪表放 大器
USD 1.40
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IC课程设计论文题目：运算放大器电路的设计2012/1/5摘要本次课程设计主要内容为：利用MOS管设计一个运算放大器。
放大器具有放大小信号并抑制共模信号的功能。
首先从放大器理论参数及结构下手，然后经过Hspice网表的生成及仿真调整最后得到满足参数要求的MOS管设定。
关键词：运算放大器，共模电压，电压摆幅，功耗电流Hspice仿真，增益带宽ABSTRACTThe main content of course design for: use the design a MOS operational amplifier. Amplifier has put size and control signal common mode signal function. Starting from the first amplifier parameters and structure theory laid a hand on him, and then after the formation of the Hspice nets table and adjust the final simulation parameters of the requirements to meet the MOS set.K eywords: operational amplifier ，common-mode voltage ，voltage swing current consumption ，Hspice simulation ，Gain bandwidth摘要 (1)ABSTRACT (2)1.题目理解及要求 (4)1.1运算放大器介绍 (4)1.2 实验要求及设计指标 (5)2设计及计算过程 (6)2.1电路设计 (6)2.2理论计算 (7)3网表文件 (14)3.1输入共模电压摆幅 (14)3.2输出电压摆幅 (15)3.3增益带宽 (16)4仿真结果与分析 (18)4.1输入共模电压摆幅： (18)4.2输出电压摆幅： (19)4.3增益带宽： (19)5实验结论 (20)6致谢 (21)7参考文献 (22)8心得体会 (23)1.题目理解及要求1.1运算放大器介绍运算放大器（operational amplifier ）是具有很高放大倍数的电路单元。
在实际电路中，通常结合反馈网络共同组成某种功能模块。
由于早期应用于模拟计算机中，用以实现数学运算，故得名“运算放大器”。
运放是一个从功能的角度命名的电路单元，可以由分立的器件实现，也可以实现在半导体芯片当中。
随着半导体技术的发展，大部分的运放是以单芯片的形式存在。
运放的种类繁多，广泛应用于电子行业当中。
1.2 实验要求及设计指标利用MOS管设计一个运算放大器。
放大器具有放大小信号并抑制共模信号的功能。
运算放大器工艺要求如下：1基于0.35um 3.3V工艺进行设计。
2功耗电流小于10uA。
3输入共模电压范围为1V—3.1V。
4输出电压摆幅0.3—3V。
5电压增益大于35dB。
6带宽大于15M。
2设计及计算过程2.1电路设计VCCVb MP1MP2MP3MN3MN4Vout MN1MN2输入共模信号输入共模信号以及小信号Vss2.2理论计算过程：第一步：有输入共模范围确定MP2，MP3，MN3，MN4的宽长比（W/L)分流 2uA ，3uA ，3uA(1)共模范围min 部分;d3MN3S3g3min g2s2d2GNDMN223min Vds Vgs V +=uAI t Cox VVds Vds l wc u I Vt Vds Vgs V l wc u I Vth Vgs Vth Vgs lwc u I oxoxox n ox n ox n 32.0)(2h min )(2))((00220202210==≈++=+=+=⇒-=εεVth 可以有元件库读取共模范围max 部分：d3MP2S3g3max g2s2d2MN3vdd))(2(max )(22)2)((21222max 22:20020l wc u I V V l wc u I Vth Vgsm p Vth Vgsm p l w upCox I Vgsm p Vdsm p Vdsm p V V Vdsm p Vgsm p MP ox n DD ox n DD -=⇒+=⇒-==-==综上：))(2(2)(200l w c u I V Vc Vds l w c u I Vth ox n DD ox n n -++=1V =3.2V可求MN3，MN4的W/L 可求MP2，MP3的W/L 第二步：确定MP1的W/LgsdIoMP1VbVgs V Vb Vth Vgs l wupCox I uAI DD p -=-==200))((212工程取 V V t h pV g s 2.0=- 则 Vthp V Vb DD --=2.0 MP1 宽长比：220)2.0(2)(2)(upCox I Vth Vgs upCox I lw p =-=第三步：镜像电流源的宽长比GNDg1s1d1g2d2s2I1I0MN1MN2uA I 20= uA I 61= 20))((21Vth Vgs lwCox u I n -=工程上取 2.0=-Vt h Vg s则 220)2.0(2)(2)(C o x u I V t h V g s C o x u I lwn n =-= MN1管：20)2.0(2)(Cox u I l w n = MN2管： 2)2.0(6)(Cox u I l w n = 综上：已经确定6个管的W/L 了 电压增益的推导过程： 小信号等效图：对节点A 使用KCL 知，022203011=+++gm Vgs r Vxr Vx Vgs g mp mn mVin Vgs ∆=211｛Vx Vgs =2则 ：02203011=+++Vx gm r Vxr Vx Vgs g mp mn m 又 2030112mp mn r r gm +则： 02210211=+=+Vx gm gm Vin Vx gm Vgs gm对节点B 使用KCL 知：Vx Vgs Vin Vgs Vgsxgm r Voutr Vout Vgs g mp mn m =-==+++4210343040330321444030=+++-⇒gm Vgs r Vout r Vout Vin gm mn mp有管的对称性知：13gm gm = 24gm gm = 所以：0)(40301=+-mn mp r Voutr Vout Vin gm 则： )(431omn omp r r gm VinVoutAv ∙==其中：)(13000uA D I I r ==λ 关于MP1的W/L ：011355.010355.11)2.0(10933.4107853294.11022)(32526=⨯=⨯⨯⨯⨯⨯⨯=---l w 取为0.0114，令 L=44um W=0.5um 关于MN1，MN2：32526105)2.0(10933047498.410004569.41022---⨯=⨯⨯⨯⨯⨯⨯ 100m i n max =w l 9.3/1085187817.8)/(4569.4001402=⨯=∙=-ox n cmF q S V cm u εMN1：w=1.5um l=0.5um MN2：w=3um l=1um Vth0=0.588v607.09.02)(200==++Vthn VVds lw Cox u I Vth n 取 Vds2=0.2v ，则20)093.0()(2V lw Cox u I n =591410933047498.4100.79.310854187817.8---⨯=⨯⨯⨯==ox o Cox εε 81539.010*********.8)093.0(10993047498.410004569.4103232526=⨯=⨯⨯⨯⨯⨯⨯=---l w 则： W/L=0.03511675 取W/L=0.03512则MN3 MN4的宽长为W=5.5um L=1.5um59142010933.4100.79.310854187817.8030)/(107853294.13.38019.02.3)(2(---⨯=⨯⨯⨯===⋅⨯==-==+-tox oxCox uAI s v cm up VVDD V Vthp VlwCox u I Vth V p p DD εε则：2220]9519.0[]8019.015.0[])15.3([)(2=+=++-=VDD Vthp lw Cox u I p则：（W/L)=0.0354 故宽长比可以为0.0354 MP2 MP3的长宽为 W=1.25um ，L=0.45um3网表文件3.1输入共模电压摆幅DC-OUT+gong.lib "D:\CMOS_035_Spice_Model.lib" ttMP1 4 Vb Vcc Vcc P_33 w=5u l=5uMP2 1 1 Vcc Vcc P_33 w=1.25u l=0.45u MP3 2 1 Vcc Vcc P_33 w=1.25u l=0.45u MN1 4 4 0 0 N_33 w=1.5u l=0.5u MN2 3 4 0 0 N_33 w=3u l=0.5u MN3 1 Vin 3 0 N_33 w=5.5u l=1.5u MN4 2 Ving 3 0 N_33 w=5.5u l=1.5uVcc Vcc 0 3.3VVb Vb 0 2.1VVin Vin 0 1V.DC Vin 0 3.3 0.01.op.probe dc v(2).probe dc i(MN2).options ingold =2 csdf =2 .end3.2输出电压摆幅DC-OUT+ACACVincmbaifu.lib "D:\CMOS_035_Spice_Model.lib" ttMP1 4 Vb Vcc Vcc P_33 w=5u l=5uMP2 1 1 Vcc Vcc P_33 w=1.25u l=0.45u MP3 2 1 Vcc Vcc P_33 w=1.25u l=0.45u MN1 4 4 0 0 N_33 w=1.5u l=0.5u MN2 3 4 0 0 N_33 w=3u l=0.5u MN3 1 Vin 3 0 N_33 w=5.5u l=1.5uMN4 2 Ving 3 0 N_33 w=5.5u l=1.5uVcc Vcc 0 3.3V Vb Vb 0 2.1V Vin Vin 0 1V Ving Ving 0 1V.DC Vin 0 3.3 0.01 .op.probe dc v(2).options ingold =2 csdf =2 .end3.3增益带宽-OUT+ACACDCVincmzeng.lib "D:\CMOS_035_Spice_Model.lib" ttVcc Vcc 0 3.3Vb Vb 0 2.1vin vin 0 1 ac 1ving ving 0 1MP1 4 Vb Vcc Vcc P_33 w=4u l=4uMP2 1 1 Vcc Vcc P_33 w=1.25u l=0.45u MP3 2 1 Vcc Vcc P_33 w=1.25u l=0.45u MN1 4 4 0 0 N_33 w=1.5u l=0.5u MN2 3 4 0 0 N_33 w=3u l=0.5u MN3 1 Vin 3 0 N_33 w=5.5u l=1.5u MN4 2 Ving 3 0 N_33 w=5.5u l=1.5u.OP.ac dec 20 1 20meg.probe ac vdb(2)vp(2).options ingold =2 csdf =2.end4仿真结果与分析4.1输入共模电压摆幅：结果显示：共模电压摆幅在1~3.1V,满足要求。