MOS运算放大器仿真规范

MOS 运算放大器仿真规范目 录224其它..................................................................223.3.4其它性能的仿真测试.. (22)3.3.3最坏情况仿真测试 (21)3.3.2极限参数仿真测试 (21)3.3.1工艺容差及温度特性的测试 (21)3.3运放其它特性参数仿真规范 (21)3.2.3瞬态参数仿真 (21)3.2.2交流参数仿真 (20)3.2.1直流参数仿真 (20)3.2跨导运放(OTA)性能参数仿真规范 (19)3.1.4瞬态参数仿真 (18)3.1.3交流参数仿真 (17)3.1.2共模输入范围的仿真 (16)3.1.1直流参数仿真 (16)3.1全差分运放性能参数仿真规范 (13)3.2.3瞬态参数仿真 (8)3.2.2交流参数仿真 (5)3.2.1直流参数仿真 (5)3.2双端输入、单端输出运放性能参数仿真规范 (5)3.1MOS 运算放大器技术指标总表 (5)3CMOS 运放仿真规范.......................................................42概述...................................................................41前言...................................................................4MOS 运放性能参数仿真规范..................................................表目录5表1 MOS 运算放大器技术指标总表.............................................图目录10图10 共模抑制比仿真电路...................................................10图9 闭环频响曲线.........................................................9图8 幅频、相频曲线图......................................................9图7 开环增益仿真电路......................................................8图6 输出摆幅与负载电阻的关系曲线............................................8图5 输出动态范围的仿真电路.................................................7图4 共模输入范围输出结果参考图..............................................7图3 共模电压输入范围的仿真电路..............................................6图2 Vos 温度特性参考图.....................................................6图1 输入失调电压仿真电路...................................................21图35 正向跨导幅频特性仿真电路..............................................20图34 全差分运放正向跨导和线性范围仿真电路...................................20图33 正向跨导和线性范围仿真电路............................................19图32 全差分运放转换速率仿真电路............................................19图31 全差分运放电源电压抑制比仿真电路.......................................18图30 全差分运放共模抑制比仿真电路..........................................18图29 全差分运放频率响应仿真电路............................................17图28 全差分运放输出动态范围仿真电路........................................17图27 全差分运放共模输入范围仿真电路........................................16图26 全差分运放失调电压仿真电路............................................16图25 THD 与输出信号幅度的关系..............................................16图24 THD 与频率的关系曲线.................................................15图23 建立时间曲线........................................................15图22 大信号瞬态响应曲线...................................................14图21 小信号瞬态响应曲线...................................................14图20 转换速率仿真电路.....................................................14图19 电路瞬态响应曲线示意图...............................................13图18 输出噪声频谱密度曲线.................................................13图17 噪声分析仿真电路.....................................................12图16 输出阻抗的频率曲线...................................................12图15 输出阻抗仿真电路.....................................................12图14 PSRR 温度曲线.......................................................11图13 PSRR 频率曲线.......................................................11图12 电源电压抑制比仿真电路...............................................10图11 CMRR 频率曲线.......................................................MOS运放性能参数仿真规范1前言为配合模拟电路的仿真流程，本文介绍了有关MOS运算放大器（包括OTA）的性能参数的定义及其仿真测试电路。

MOS运算放大器的仿真包括直流特性仿真、交流特性仿真、瞬态特性仿真、工艺容差仿真、温度特性仿真及极限（最坏情况〕仿真。

本文对上述各种类型的仿真方法逐一进行了详细介绍，在进行运放的仿真测试时可供选择参考。

2概述仿真是运放设计的一项重要内容，运放的仿真与运放的应用环境是不可分割的，在仿真之前一定要首先确定运放的实际负载，包括电阻、电容负载，还应包括电流源负载，只有负载确定之后，仿真出的结果才是有意义的；不同的应用场合对运放的性能指标要求也不一样，并不需要在任何时候都要将运放的所有指标都进行仿真，所以，在仿真之前要明确应该要仿真运放的哪几项指标，哪几项指标是可以不仿真的。

在仿真时，要对不同的指标分别建立仿真电路，这样有利于电路的检查；DC、AC分析是获得电路某一性能指标信息的一种手段，它需要一些相关的条件来支持，当我们忽略了某一条件或根本没有弄清还有哪些条件时，DC、AC分析的结果就可能与实际情况不一致，导致错误的发生。

瞬态仿真则是反映出电路工作的现象，只有瞬态仿真通过，才能说明电路具备了相应的能力。

如：我们在仿真运放的频率特性时，所设计的仿真电路是建立在输入源的输出电阻为零（或很小，几百ohm以下）的基础之上，此时仿真出的运放稳定性很好，但如果实际电路前级的输出电阻不为零（此时应考虑运放输入级的寄生电容），这时，在做实际电路的瞬态仿真时，会发现输出有较大的过冲，瞬态仿真必不可少！而且，每一个AC、DC分析结果都可以用瞬态仿真加以验证。

以下仿真电路，只画出了电阻、电容负载，没有给出电流源负载，在进行电路的仿真时，要根据实际情况，酌情考虑电流源负载的影响（实际上电路动态工作时，一定有输出电流）。

一般情况下，电阻、电容负载是相对于共模电压的（不是GND），不会引入静态电流，但在某些场合，如输出驱动电路，其电阻负载是对地的，此时会引入静态电流，这些东西在实际仿真时都是要考虑的。

3CMOS 运放仿真规范3.1MOS 运算放大器技术指标总表表1 MOS 运算放大器技术指标总表o C工作温度T A V 偏置端直流输入电压V BIV 差模输入电压范围V IDRmW 允许功耗P DV 电源电压VCC极限全功率带宽BW full总谐波失真THD建立时间T SV/µs 转换速率SR瞬态k Ω输出电阻R Ok Ω差模输入电阻R IDdB 共模抑制比CMRRdB 电源电压抑制比PSRRo C 相位裕度PMMHz 单位增益带宽GBWdB 开环增益A VO交流V 输出峰－峰电压V OPPmA 输出峰－峰电流I OPPµV/o C 输入失调电压温度系数αV OSmV 输入失调电压V OSV 共模输入范围ICMR1/V 跨导与偏置电流的比值g m /I biasV 线性输入范围V IDµS 正向跨导g mmA 电源电流I CC直流单位参数名称符号参数类别3.2双端输入、单端输出运放性能参数仿真规范3.2.1直流参数仿真3.2.1.1失调电压（voltage offset ）的仿真定义：实际运放中，当输入信号为零时，由于输入级的差分对不匹配及电路本身的偏差，使得输出不为零，而为一 较小值 ，该值为输出失调电压，折算到输入级即为输入失调电压（V OS ）。