复旦大学模拟电路二级运放实例 (1)
二级运算放大器设计 -回复
二级运算放大器设计-回复首先，为了更好地理解二级运算放大器的设计原理和过程，让我们从基本概念开始。
二级运算放大器，也称为差动放大器，是一种用于放大电压信号的集成电路。
它能够将微小的输入信号放大到更大的幅值，以便进一步处理和分析。
二级运算放大器具有高增益、高输入阻抗和低输出阻抗等优点，因此在各种电子设备和电路设计中被广泛应用。
设计一个二级运算放大器主要涉及以下几个方面：1. 差动放大器的基本工作原理：差动放大器由两个输入端和一个输出端组成，其中一个输入端为正相位输入端，另一个为反相位输入端。
通过在差动放大器中引入差分对，可以增强输入信号差异并抑制共模模式信号，从而提高信号放大效果。
2. 输入级设计：输入级是差动放大器的第一级，负责接收并放大输入信号。
在设计输入级时，需要考虑放大器的增益、频率响应、输出阻抗等参数。
通常采用晶体管作为放大器的输入级元件，因其具有高输入阻抗和高增益的特点。
3. 差动放大器增益的计算：差动放大器的增益可以通过电压增益(Av)来表示。
电压增益是输出信号与输入信号之比的测量，一般以倍数或分贝为单位。
计算差动放大器增益的方法可以通过电路分析或试验测量获得。
4. 输出级设计：输出级是差动放大器的最后一级，负责将输入信号放大后得到的差异信号输出。
输出级一般采用放大器电路，常见的有共射输出级和共集输出级。
输出级的设计目标是实现高增益、低失真和适当的输出阻抗等。
5. 小信号和大信号分析：在二级运算放大器的设计过程中，需要进行小信号和大信号分析。
小信号分析用于研究输入信号的线性放大特性，而大信号分析则用于研究在输入信号饱和时的非线性放大特性。
6. 负反馈的应用：负反馈是二级运算放大器设计中的重要概念。
通过引入负反馈，可以提高放大器的稳定性、线性度和频率响应，并且可以抑制噪声和减小输出偏置。
设计过程中需要考虑负反馈的类型、参数选择和回路连接方式。
7. DC偏置电路设计：差动放大器需要适当的DC偏置电路来确保其在恒定工作点附近工作。
复旦大学模拟电路二级运放实例 (1)
尹睿
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目录
1 2 引言 ..................................................................................................................... 1 电路分析 .............................................................................................................. 2 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 3 3.1 3.2 3.3 3.4 电路结构 ....................................................................................................... 2 电路描述 ....................................................................................................... 2 静态特性 ....................................................................................................... 3 频率特性 ....................................................................................................... 5 相位补偿 ....................................................................................................... 7 调零电阻 ....................................................................................................... 7 偏置电路 ..................................................................................................... 10 共模输入范围 .............................................................................................. 13 输出动态范围 .............................................................................................. 13 单位增益带宽（GBW） .............................................................................. 14 输入失调电压 .............................................................................................. 14
复旦大学模拟电路二级运放实例
3.6.1 定义 ........................................................................................................ 16 3.6.2 两级运放的 CMRR .................................................................................. 17 3.7 电源抑制比（PSRR） ................................................................................ 18 3.7.1 定义 ........................................................................................................ 18 3.7.2 两级运放的 PSRR ................................................................................... 19 3.8 转换速率（Slew Rate） ............................................................................. 21 3.8.1 定义 ........................................................................................................ 21 3.8.2 两级放大器的 Slew Rate ......................................................................... 22 3.8.3 单位增益带宽 GBW 和压摆率 SR............................................................ 23 3.9 噪声 ............................................................................................................ 24 3.9.1 低频噪声 ................................................................................................. 24
两级运放设计实例
等效输入噪声
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非主极点确定M6
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失调电压关系
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确定M5，M7
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偏置部分与频率补偿
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偏置部分与频率补偿
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偏置部分与频率补偿
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Hspice仿真调试运放
1） .OP分析 在Spectre中，直接用DC 工作点分析就 可以得到，验证运放是否满足功耗要求。 在后续各项运放性能仿真中，将Hspice 仿真方法转为Spectre仿真方法。
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失调电压分析 offset
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共模输入电压范围
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动态输出范围
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交流小信号分析
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共模抑制比
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转换速率SR
将输出端全部反馈回反相输入端， 即将运放接成单位增益放大器，然后 在同相输入端分别加正、负阶跃脉冲， 进行瞬态分析，即可得到Slew Rate的 值。 vin1 vi2 gnd pulse 0 5v 1us 0 0 1us 2us vin2 vi1 5 0 .tran 1ns 3us 测得SR为35V／us。
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等效输入噪声
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设计结果小结
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设计分析——开环增益Av
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频率特性和相位补偿
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频率特性和相位补偿
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频率特性和相位补偿
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频率特性和相位补偿
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频率特性和相位补偿
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频率特性和相位补偿
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频率特性和相位补偿
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等效输入噪声
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转换速率 Slew rate (SR)
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输入失调电压
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偏置电路
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偏置电路
二级密勒补偿运算放大器设计教程
4.3.1 对称和失调 .............................................................................................. 27 4.3.2 静态功耗 ................................................................................................. 27 4.3.3 面积 ........................................................................................................ 27 4.3.4 直流增益 ................................................................................................. 28 4.3.5 共模抑制比 .............................................................................................. 28 4.3.6 电源抑制比 .............................................................................................. 28 4.3.7 转换速率 ................................................................................................. 28 4.3.8 等效输入噪声 .......................................................................................... 28 4.4 4.5 相位补偿 ..................................................................................................... 29 计算参数 ..................................................................................................... 29
实验一 二级运放
（1）准备 （2）加热被焊件 (1) 准备 ( 图 a): 准备好焊锡丝和烙铁。此时特别 (3) 熔化焊料(图c): 当焊件加热到能熔化焊料的温度 强调的是烙铁头要保持干净。 后将焊丝置于焊点，焊料开始熔化。 (2) 加热焊件 (图 b): 将烙铁接触焊接点，首先要 (4) 移开焊锡 (图 d): 当熔化一定量的焊锡后将焊锡 丝移开。 注意保持烙铁加热焊件各部分，例如印制板上引 (5) 移开烙铁(图e): 当焊锡完全润湿焊点后移开烙 线和焊盘都使之受热。 铁，注意移开烙铁的方向应该是大致45°的方向。
万能板（洞洞其板上布满 标准的IC间距（2.54mm）的圆型独立的焊 盘，看起来整个板子上都是小孔，所以也 俗称为“洞洞板”。相比专业的PCB印刷电 路板，洞洞板具有成本低、使用方便、扩 展灵活等特点。也叫万能电路板，万用板、 实验板
万能板的使用
2．五步焊接法
NE5532引脚图
由原理图画接线图（纸上）
• 1、先画ne5532的引脚图（实物），根据原 理图，按照ne5532的引脚，画出与外部的 接线。 • 2、画出其他部分，如，电源，地线等 • 3、整理原理图，即使接线图符合电路板， 使布线简单、整洁、易焊接等。
实验步骤
• • • • • 1、根据原理图在纸上画出接线图 2、根据万能板的形状、大小调节接线图。 3、在万能板上安装元器件 4、焊接元器件 5、走线：用导线在万能板上根据接线图， 将每个元器件接线。
万能板洞洞板万能板简介一种通用设计的电路板通常其板上布满标准的ic间距254mm的圆型独立的焊盘看起来整个板子上都是小孔所以也俗称为洞洞板
实验一 运算放大器组成的二级 放大电路
2014年4月25
一、原理图
NE5532资料
• 1、实物图
2010年复旦大学881电子线路与集成电路设计考研真题(回忆版)-考研真题资料
2010年复旦大学881电子线路与集成电路设计考研试题（回忆版）一、模拟电路部分1.两个放大电路，判断工作状态（比书上的同类题简单）2.共射电路，阻容耦合方式，很典型的那种∶（1）求中频增益（2）求上下截止频率H和L（3）电容Ce开路，对中频增益和带宽有啥影响，定性说明3.集成运放，输入级∶单端输出的差放;中间级∶共射（带射级负反馈，且被电容旁路）;输出级∶互补输出级。
输出到输入反相端的反馈接的是常见的电压串联负反馈，但仅限交流（接了电容C再接地的）∶（1）判断反馈组态并求增益（2）电容C的用途（3）求输出功率二、数字电路部分1.A1A2BIB2两个2位二进制数，当AlIA2>B1B2时输出为1，分别按照下述要求实现之∶（1）门电路（2）两片3-8译码器和门电路（3）两个全加器和附加门电路2.（1）用D触发器，JK触发器和SR触发器构成移位寄存器（2）给出三个T触发器，设计一个可自启动的扭环计数器3.当输入信号X 出现上升沿和下降沿时输出Y为1，用D触发器同步时序电路实现三、集成电路设计部分1.（1）全定制和门单元设计门ASIC的方法和各自特点（2）比较差动放大器和单端共源放大器各自优缺点2.一个CMOS反相器，（NMOS源端接了一个1V电压源再接地）（1）Vm=2V，求输出摆幅（2）Vm=2V，已知PMOS尺寸比求NMOS 尺寸比（0.25um 工艺，应该用带速度饱和的公式）（3）信号频率100MHz，C=10pF，求动态功耗3.CMOS差动运放，输入是共源共栅（但在输入两管栅端接了个电阻），负载时二级管连接的POMS器件∶（1）画出VOUT随VINI和VIN2变化曲线图（2）若VIN1=VIN2，且从0-VDD，画出输出曲线图（3）半边电路求输出增益（没说是否忽略或不忽略沟道调制效应和体效应）。
二级运算放大电路版图设计
目录1前言1 2二级运算放大器电路1电路结构 1 设计指标 2 3 Cadence仿真软件3schematic原理图绘制 3 生成测试电路 3电路的仿真与分析 444版图绘制5677DRC & LVS版图验证 8 DRC验证8LVS验证8 4结论95参考文献9摘要本文利用cadence软件简述了二级运算放大器的电路仿真和版图设计。
以传统的二级运算放大器为例，在ADE电路仿真中实现工艺，输入直流电源为5v，直流电流源范围27~50uA,根据电路知识，设置各个MOS管合适的宽长比，调节弥勒电容的大小，进入stectre仿真使运放增益达到40db，截止带宽达到80MHz和相位裕度至少为60。
版图设计要求DRC验证0错误，LVS验证使电路图与提取的版图相匹配，观看输出报告，要求验证比对结果一一对应。
关键词：cadence仿真，设计指标，版图验证。
AbstractIn this paper, the circuit simulation and layout design of two stage operational amplifier are briefly described by using cadence software. In the traditional two stage operational amplifier as an example, the realization of technology in ADE circuit simulation, the input DC power supply 5V DC current source 27~50uA, according to the circuit knowledge, set up each MOS tube suitable ratio of width and length, the size of the capacitor into the regulation of Maitreya, the simulation of stectre amplifier gain reaches 40dB, the cut-off bandwidth reaches 80MHz and the phase margin of at least 60.. The layout design requires DRC to verify 0 errors, and LVS validation makes the circuit map matching the extracted layout, viewing the output report, and requiring verification to verify the comparison results one by one.Key words: cadence simulation, design index, layout verification.1前言近几年来，人们已投入很大力量研究版图设计自动化，计算机辅助设计方法学在给定所需功能行为描述的数字系统设计自动化方面已经非常成功。
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3.6.1 定义 ........................................................................................................ 16 3.6.2 两级运放的 CMRR .................................................................................. 17 3.7 电源抑制比（PSRR） ................................................................................ 18 3.7.1 定义 ........................................................................................................ 18 3.7.2 两级运放的 PSRR ................................................................................... 19 3.8 转换速率（Slew Rate） ............................................................................. 21 3.8.1 定义 ........................................................................................................ 21 3.8.2 两级放大器的 Slew Rate ......................................................................... 22 3.8.3 单位增益带宽 GBW 和压摆率 SR............................................................ 23 3.9 噪声 ............................................................................................................ 24 3.9.1 低频噪声 ................................................................................................. 24
3.9.2 输入积分噪声 .......................................................................................... 25 4 电路设计 ............................................................................................................ 26 4.1 4.2 4.3 MOS 工作区域 ............................................................................................ 26 过驱动电压的影响....................................................................................... 27 约束分析 ..................................................................................................... 27
设计指标 ............................................................................................................ 13
3.4.1 系统失调电压 .......................................................................................... 14 3.4.2 随机失调电压 .......................................................................................... 15 3.4.3 工艺失配参数 .......................................................................................... 16 3.5 3.6 静态功耗 ..................................................................................................... 16 共模抑制比（CMRR） ............................................................................... 16
4.3.1 对称和失调 .............................................................................................. 27 4.3.2 静态功耗 ................................................................................................. 27 4.3.3 面积 ........................................................................................................ 27 4.3.4 直流增益 ................................................................................................. 28 4.3.5 共模抑制比 .............................................................................................. 28 4.3.6 电源抑制比 .............................................................................................. 28 4.3.7 转换速率 ................................................................................................. 28 4.3.8 等效输入噪声 .......................................................................................... 28 4.4 4.5 相位补偿 ..................................................................................................... 29 计算参数 ..................................................................................................... 29
二级密勒补偿运算放大器 设计教程
udan
专用集成电路与系统国家重点实验室
RFIC
整理者
ห้องสมุดไป่ตู้
版本号 1.0
日期 2007.10.10
说明 详细介绍二级运放原理和设计仿真， 供新手 入门参考
尹睿
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目录
1 2 引言 ..................................................................................................................... 1 电路分析 .............................................................................................................. 2 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 3 3.1 3.2 3.3 3.4 电路结构 ....................................................................................................... 2 电路描述 ....................................................................................................... 2 静态特性 ....................................................................................................... 3 频率特性 ....................................................................................................... 5 相位补偿 ....................................................................................................... 7 调零电阻 ....................................................................................................... 7 偏置电路 ..................................................................................................... 10 共模输入范围 .............................................................................................. 13 输出动态范围 .............................................................................................. 13 单位增益带宽（GBW） .............................................................................. 14 输入失调电压 .............................................................................................. 14