模拟集成电路设计(跨导运算放大器)
集成运算放大器基本应用(模拟运算电路)实训指导
集成运算放大器基本应用 （模拟运算电路）实训指导（特别提醒：实验电路图中可能存在有的元器件数值与实验电路板中的不相同，实验时应以实验电路板中的为准。
另外，由于元器件老化、湿度变化、温度变化等诸多因素的影响所致，实验电路板中所标的元器件数值也可能与元器件的实际数值不一致。
有的元器件虽然已经坏了，但仅凭肉眼看不出来。
因此，在每次实验前，应该先对元器件（尤其是电阻、电容、三极管）进行单个元件的测量（注意避免与其它元器件或人体串联或并联在一块测量）。
并记下元器件的实际数值。
否则，实验测得的数值与计算出的数值可能无法进行科学分析。
）一．实验目的1．研究由集成运放组成的比例、加法、减法和积分等基本运算电路的功能。
2．了解运算放大器在实际应用时应考虑的一些问题。
二．实验原理集成运算放大器是一种具有高电压放大倍数的直接耦合多级放大电路。
当外部接入不同的线性或非线性元器件组成输入和负反馈电路时，可以灵活地实现各种特定的函数关系。
在线性应用方面，可组成比例、加法、减法、积分、微分、对数等模拟运算电路。
基本运算电路。
1)反相比例运算电路电路如图8—1所示。
对于理想运放，该电路的输出电压与输入电压之间的关系为i F O U R RU 1-=为了减小输入级偏置电流引起的运算误差，在同相端应接入平衡电阻R 2=R 1||R F 。
U OOU U图8—1 图8—22)反相加法电路电路如图8—2，输出电压与输入电压之间的关系为)(2211i F i F O U R RU R R U +-=R 3= R 1‖R 2‖R F 3)同相比例运算电路图8—3(a)是同相比例运算电路，它的输出电压与输入电压之间的关系为 i F O U R R U ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=11 R 2 = R 1‖R F当R 1 ∞，U o =U i ，即得到如图8—3(b)所示的电压跟随器，图中R 2=R F ，用以减小漂移和起保作用。
一般R F 取10K Ω，R F 太小起不到保护作用，太大则影响跟随性。
模拟电子技术实验-集成运算放大器的基本应用电路
模拟电⼦技术实验-集成运算放⼤器的基本应⽤电路实验：集成运算放⼤器的基本应⽤电路⼀、实验⽬的1、掌握集成运算放⼤器的基本使⽤⽅法；2、掌握集成运算放⼤器的⼯作原理和基本特性；3、掌握集成运算放⼤器的常⽤单元电路的设计和调试的基本⽅法。
⼆、实验仪器名称及型号KeySight E36313A型直流稳压电源，KeySight DSOX3014T型⽰波器/信号源⼀体机。
模块化实验装置。
本实验所选⽤的运算放⼤器为通⽤集成运放µA741，其引脚排列及引脚功能如图1所⽰。
引脚2为运放反相输⼊端，引脚3为同相输⼊端，引脚6为输出端，引脚7为正电源端，引脚4为负电源端。
1脚和5脚为输出调零端，8为空脚。
图1 µA741的引脚图三、实验内容1. 反相⽐例运算电路（远程在线实验）在反向⽐例运算电路中，信号由反向端输⼊，其运算电路如图2所⽰。
o图2 反相⽐例运算电路设计反相⽐例运算电路，要求输出电压与输⼊电压满⾜解析式u o=-0.5u i；写出设计过程，在远程实验平台进⾏实验验证。
实验验证时，信号发⽣器输出正弦波，频率为1kHz，峰峰值为4V，连接到输⼊端u i，利⽤⽰波器观察输⼊端u i和输出端u o的电压波形并截图。
注意：要根据远程实验提供的阻值进⾏设计，其中R1可选择20k或10k，R2可选择10k、20k或100k，其中且不可打乱图中R1、R2和R3的位置。
进⼊远程实验操作界⾯：打开远程实验操作界⾯，主界⾯左上⽅为KeySight E36313A型直流稳压电源，右上⽅为KeySight DSOX3014T⽰波器/信号源⼀体机。
两个仪器中间为指导说明区，实验前应从头⾄尾阅读⼀遍指导说明。
主界⾯中下区域为实验操作区。
直流稳压电源的调节：主界⾯左上⽅为直流稳压电源，要求其输出±12V电压。
点击直流稳压电源进⼊调节界⾯。
点击电源开关打开电源，观察屏幕显⽰。
分别点击电源右上⾓的2或3通道选择按钮，在数字区输出12后再按Enter按键，分别设置2和3两个通道的电压为12V。
模拟集成电路设计.ppt
§3-3: 其他MOS管大信号模型的参数
17
二、MOS电容
2. 耗尽结电容：CBD, CBS
P65 上式S→D 则 CBS→ CBD
18
§3-3: 其他MOS管大信号模型的参数
3.电荷存储电容： CGD, DGS ,CGB
交叠电容： C1、C3 、C5 珊-源/漏 C1 C3 LD Weff Cox CGXO Weff
25
§3-4: MOS管的小信号模型
1. gm,gmbs , gds 在饱和区：
gm (2K'W / L) ID (1 VDS ) (2K'W / L) ID
gmbs
iD vBS
iD vSB
( iD VT
)( VT ) vSB
iD iD VT vGS
gmbs gm 2(2 F
VSB )1/ 2
（a) （b)
多个器件的表示， 从匹配角度看更好。
37
§3-7: MOS电路的SPICE模拟
三、MOS模型描述
.MODEL < 模型名> <模型类型> <模型参数>
例如： .MODEL NCH NMOS LEVEL=1 VT0=1 KP=50U GAMMA=0.5 +LAMBDA=0.01
四、分析实例
vGS
VT
n
kT q
（简化模型，适合手工计算）
第3章第7节
35
3.7 MOS电路的SPICE模拟
36
§3-7: MOS电路的SPICE模拟
一、SPICE 模拟文件的一般格式
● 标题 ● 电路描述 (器件描述和模型描述) ● 分析类型描述 ● 输出描述
集成运算放大器的基本应用模拟运算电路实验报告
集成运算放大器的基本应用模拟运算电路实验报告实验目的：1. 学习集成运算放大器的基本应用；2. 掌握模拟运算电路的基本组成和设计方法；3. 理解反馈电路的作用和实现方法。
实验器材：1. 集成运算放大器OP07；2. 双电源电源供应器；3. 多用途万用表；4. 音频信号发生器；5. 电容、电阻、二极管、晶体管等元器件。
实验原理：集成运算放大器是一种高增益、高输入阻抗、低输出阻抗、具有巨大开环增益的差分放大器。
在应用中，我们通常通过反馈电路来控制放大器的增益、输入输出阻抗等特性，从而使其实现各种模拟运算电路。
常用的反馈电路有正向电压反馈、负向电压反馈和电流反馈等。
各种反馈电路的实现方法有所不同，但基本思想都是引入一个反馈回路来控制电路的传递函数，从而实现对电路特性的控制。
实验内容：1. 非反相比例放大电路按照电路图接线，设置正常的电源电压和输入信号参数，测量输出电压和放大倍数，记录实验数据。
2. 非反相积分电路按照电路图接线，设置正常的电源电压和输入信号参数，测量输出电压和放大倍数，记录实验数据。
3. 非反相微分电路按照电路图接线，设置正常的电源电压和输入信号参数，测量输出电压和放大倍数，记录实验数据。
4. 反相比例放大电路按照电路图接线，设置正常的电源电压和输入信号参数，测量输出电压和放大倍数，记录实验数据。
5. 反相积分电路按照电路图接线，设置正常的电源电压和输入信号参数，测量输出电压和放大倍数，记录实验数据。
6. 反相微分电路按照电路图接线，设置正常的电源电压和输入信号参数，测量输出电压和放大倍数，记录实验数据。
7. 增益和带宽测试选择合适的集成运算放大器，按照电路图接线，设置正常的电源电压和输入信号参数，测量输出电压和放大倍数，记录实验数据。
实验数据及分析：根据实验中所得到的数据，可以绘制出放大倍数和频率的曲线图，从中可以看出电路的增益特性和带宽特性。
实验结论：通过本次实验，我们学习了集成运算放大器的基本应用，掌握了模拟运算电路的基本组成和设计方法，理解了反馈电路的作用和实现方法，同时也提高了我们的实验操作能力。
跨导放大器的分析与设计1
流进或者流出输入端 的电流为0
运算放大器与跨导放大器（1）
运算放大器与跨导放大器（2）
运算放大器（Opamp） 跨导放大器（OTA）
通用放大器 电压控制电压源（VCVS） 低输出阻抗
能驱动电阻性负载或电容性 负载
OTA＋Buffer
缓冲器增加了电路的复杂度 和功耗
差分对Cgd的Miller效应消除办法：
使用Cascode结构（可提高增益） 使用中和（Neutralization）电容
提要
跨导放大器的基本概念 单级跨导放大器 两级OTA的基本特性 两级OTA的频率补偿：Miller补偿 反馈型OTA中的噪声 两级OTA的设计 阶跃响应：线性建立过程 阶跃响应：放大器中的压摆问题
单级OTA：最大输出摆幅
调节输入/输出共模电 平，使得可获得的输 出电压摆幅达到最大
使用长沟道平方律方 程很容易确定优化的 输入/输出共模电平
受到短沟道效应的影 响
差分 摆幅
单端 摆幅
SW
2 min[Vout(max) Voc ,Voc Vout(min) ]
实际电路中输入/输出 共模电平是由跨导放 大器的接口电路（前 后级电路）决定的
跨导放大器的分析与设计（1）
提要
跨导放大器的基本概念 单级跨导放大器 两级OTA的基本特性 两级OTA的频率补偿：Miller补偿 反馈型OTA中的噪声 两级OTA的设计 阶跃响应：线性建立过程 阶跃响应：放大器中的压摆问题
理想运算放大器
差分输入端 差模电压增益为无穷
大 输入阻抗为无穷大 输出阻抗为0
单级OTA：输出摆幅
Vout(max) VDD Vminp
单
端
Vout(min) (Vic Vt Vov ) Vminn
CMOS全差分轨对轨跨导器的设计及其应用
摘 要随着集成电路技术的发展，电流模式电路的研究设计已经成为国内外微电子、集成电路设计领域的热门前沿课题。
全差分式跨导运算放大器是电流模式电路的一种通用标准集成电路，是模拟系统和数字混合系统的基础。
跨导运放的基础应用有电压比较器和连续时间跨导-电容滤波器等。
本文主要研究设计一种新型全差分轨对轨输入的跨导器，其输入/输出动态范围线性可调节，并应用全差分轨对轨跨导器电路构造电压模式和电流模式的多功能双二阶滤波器。
具体研究内容如下：1、设计了一种新型全差分轨对轨结构且线性范围可调节的CMOS 跨导器电路，全差分电路由主放大器和共模反馈环路电路两部分组成，主放大器是由P型电路和Nμ工型电路的栅极并联组成。
电路是单级结构。
应用Cadence 软件，SMIC0.18m 艺,电源电压为1.8V,仿真结果表明：通过连续调节源级负反馈电阻值（0~30KΩ），单级跨导增益最高值为-69.7dB；输出电流的-3 dB截止带宽最高为396Mhz；输入电压线性范围扩展到±0.7V, 输出电流,与不包含源级负反馈电阻相比，范围增大了约5倍；CMRR为-124dB；PSRR为-62dB；功耗为1.5mW。
2、基于所设计的CMOS全差分轨对轨跨导器电路，分别应用组成电压比较器、电压模式和电流模式的多功能双二阶滤波器、模拟各种功能运算。
功能运算模拟包括全差分式电压模式和全差分式电流模式的加法器和积分器。
所设计的双二阶滤波器可以根据不同的输入端参数，实现低通、高通、带通、带阻四种滤波功能。
并且采用所设计双二阶滤波器并联实现四阶电压模式和电流模式滤波器，使用仿真软件Cadence，验证设计的正确性。
3、设计并绘制了不包含无源电阻的CMOS 全差分轨对轨跨导器的电路版图，其版图通过DRC、LVS、RCX验证，进行后仿真PS。
仿真结果表明：跨导增益、截止带宽均有下降，但基本与前仿真一致。
关键字：轨对轨；CMOS 全差分跨导器；跨导-电容双二阶滤波器；电压比较器AbstractWith the high speed development of integrated circuit, the study and design of current-mode circuit has becoming a popular advanced topic in microelectronics or integrated circuit fields of domestic and overseas. Fully differential operational transconductor amplifier (FD OTA) is a general integrated circuit standard of the current-mode circuit , and it is a basis between analog system and digital mixed system.The applications contain Voltage comparator and continuous time transconductance-capacitance filter.This paper mainly studies a new type transconductor with input of fully differential and rail-to-rail, its input/output dynamic range is linear adjustable, and using the transconductor circuit structure multifunctional Biquad filter of voltage mode and current mode. The main work is summarized as follows:Firstly, a new CMOS fully differential OTA circuit with rail-to-rail input and linear adjustable is designed, The fully differential circuit contains main amplifier and common mode feedback (CMFB)circuit . The main amplifier is both P-type、N-type paralleling gate pole.Circuit is only primary structure. Under the condition of SMIC 0.18 µm process and power voltage of 1.8 V, With Cadence application software, the simulation results show that: single grade transconductance gain is -69.7 dB, output current -3 dB by up to 396 Mhz bandwidth, input linear range expand to ±0.7 V, output current range expand about 5 times without source negative feedback resistance.CMRR for -124 dB, PSRR for -62 dB, and power consumption for 1.5 mW through continuous adjusting source resistance (0 to 30 KΩ ).Secondly, based on the design of the CMOS fully differential OTA circuit, a voltage comparator and voltage mode / current mode fully differential multifunctional Biquad filters are designed ,and all sorts of function operation analog respectively. Analog include adder and integrator with voltage mode fully differential and current mode fully differential. According to the input parameters, the Biquad filter can realize low-pass, high-pass, band-pass, band resistance four functions. The voltage mode and current mode four order filters are designed by the Biquad filter, and the validity of the design is verified with Cadencesoft.Thirdly, a CMOS fully differential OTA circuit layout is designed and mapped without source negative feedback resistance. And the layout is through the DRC, LVS, RCX verification, post simulation (PS). The simulation results show that: the overall performance of PS is consistent with the former simulation except for a slight decrease of transconductance gain, the -3dB bandwidth and linear range.Key words: rail-to-rail; CMOS fully differential OTA; transconductance-capacitance Biquad filter; voltage comparator目 录摘 要I Abstract II 第一章 绪论1§1.1引言 (1)§1.1.1模拟集成跨导放大器概述 (1)§1.1.2 研究目的和意义 (1)§1.2国内外研究现状 (2)§1.3本论文内容安排 (3)第二章 全差分跨导运算放大器基本原理及其非线性分析4§2.1 全差分跨导运算放大器理论 (4)§2.1.1全差分跨导运算放大器符号表示 (4)§2.1.2全差分跨导运算放大器结构框图 (5)§2.2 全差分电路的线性化技术 (7)§2.3全差分结构和伪差分结构比较 (9)§2.4 本章小结 (10)第三章 新型线性可调节FD OTA设计关键技术与仿真实现11§3.1 FD OTA电路总体结构设计 (11)§3.1.1轨对轨交叉耦合差动式CMOS输入级 (11)§3.1.2电路中使用的电流镜 (13)§3.2 电路中使用的共模反馈电路 (17)§3.3电路中使用的电压偏置电路 (18)§3.4主跨导器电路的设计和分析 (18)§3.5 CMOS FD OTA电路仿真验证 (22)§3.6 本章小结 (27)第四章 全集成 CMOS FD OTA的应用28§4.1电压比较器 (28)§4.1.1电压比较器的简单介绍 (28)§4.1.2 CMOS FD OTA模块构成的电压比较器 (28)§4.2全差分连续时间CMOS双二阶滤波器 (29)§4.2.1双二阶滤波器 (29)§4.2.2跨导-电容连续时间滤波器的设计方法 (30)§4.3跨导-电容模块的功能模拟 (31)§4.3.1全差分积分器简单介绍 (31)§4.3.2全差分跨导器模拟电阻 (32)§4.3.3全差分电压模式和电流模式的加法器 (32)§4.3.4全差分电压模式和电流模式的积分器 (33)§4.4双二阶CMOS FD OTA-C连续时间滤波器的设计 (35)§4.4.1电压模式双二阶CMOS FD OTA-C滤波器的设计和分析 (35)§4.4.2电压模式双二阶CMOS FD OTA-C滤波器的仿真验证 (36)§4.4.3电流模式双二阶CMOS FD OTA-C滤波器的设计和分析 (37)§4.4.4电流模式双二阶CMOS FD OTA-C滤波器的仿真验证 (38)§4.5四阶CMOS FD OTA-C连续时间滤波器的设计 (39)§4.5.1 电压模式四阶CMOS FD OTA-C滤波器的设计电路和仿真 (39)§4.5.2 电流模式四阶CMOS FD OTA-C滤波器的设计电路和仿真 (40)§4.6本章小结 (41)第五章 基准源的设计和仿真42§5.1基准源的分类和特点 (42)§5.1.1带隙电压基准 (42)§5.1.2带隙电流基准 (44)§5.2电路中使用的基准电流源设计和仿真 (46)§5.2.1 带隙基准电流电路的工作原理 (46)§5.2.2电路分析 (47)§5.2.3电路仿真 (47)§5.3本章小结 (49)第六章 电路版图设计、验证和后仿真50§6.1模拟电路版图设计步骤 (50)§6.2版图设计中的注意事项 (50)§6.3电路版图设计和后仿真实现全过程 (51)§6.4本章小结 (53)第七章 总结与展望55§7.1 总结 (55)§7.2 展望 (55)参考文献57致 谢60作者在攻读硕士期间主要研究成果61第一章绪论第一章 绪论§1.1引言电流模式设计方法是近几十年的重大发现和未来模拟集成电路发展的新阶段。
现代模拟集成电路设计
《现代模拟集成电路设计》是2024年清华大学出版社出版的图书，作者是孙楠、刘佳欣、揭路。
本书围绕先进工艺节点,基于跨导效率的设计方法介绍现代模拟集成电路的分析与设计方法。
全书大体上分为三部分: 第一部分(第1~7章)对模拟集成电路中的基本元件晶体管,以及基本的分析与设计方法进行介绍,包括晶体管的长沟道模型与小信号模型、晶体管的基本电路结构、晶体管的性能指标、基于跨导效率的模拟电路设计方法、模拟电路的带宽分析方法、模拟电路中的噪声等。
第二部分(第8~10章)介绍模拟电路设计中常见的一些问题与设计技巧,如器件偏差、差分结构、负反馈技术等,并引入模拟电路中最常见的电路结构,即运算放大器与开关电容电路。
第三部分(第11~14章)详细介绍了运算放大器的分析与设计方法,并提供完整的运算放大器设计实例作为参考。
此外,第15章和第16章还介绍了基准源电路以及集成电路的工艺演进。
运算放大器的电路仿真设计ea
运算放大器的电路仿真设计一、电路课程设计目的○1深入理解运算放大器电路模型，了解典型运算放大器的功能，并仿真实现它的功能；○2掌握理想运算放大器的特点及分析方法〔主要运用节点电压法分析〕；○3熟悉掌握Multisim软件。
二、实验原理说明（1）运算放大器是一种体积很小的集成电路元件，它包括输入端和输出端。
它的类型包括：反向比例放大器、加法器、积分器、微分器、电压跟随器、电源变换器等。
（2）〔3〕理想运放的特点：根据理想运放的特点,可以得到两条原那么：〔a〕“虚断〞：由于理想运放，故输入端口的电流约为零，可近似视为断路，称为“虚断〞。
〔b〕“虚短〞：由于理想运放A，，即两输入端间电压约为零，可近似视为短路，称为“虚短〞。
下列图，求输出电压。
理论分析：由题意可得：〔列节点方程〕011(1)822A U U +-=0111()0422B U U +-= A B U U =解得：三、 电路设计内容与步骤如上图所示设计仿真电路。
仿真电路图：V18mVR11Ω2ΩR32ΩR44ΩU2DC 10MOhm0.016V +-U3OPAMP_3T_VIRTUALU1DC 10MOhm0.011V+-根据电压表的读数，，与理论结果相同。
但在试验中，要注意把电压调成毫伏级别，否那么结果误差会很大，致结果没有任何意义。
如下图，电压单位为伏时的仿真结果：V18 VR11ΩR22ΩR32ΩR44ΩU2DC 10MOhm6.458V +-U3OPAMP_3T_VIRTUALU1DC 10MOhm4.305V+-，与理论结果相差甚远。
四、 实验考前须知1〕注意仿真中的运算放大器一般是上正下负，而我们常见的运放是上负下正，在仿真过程中要注意。
2〕由于运算放大器的工作范围是有限的，因此，在仿真时要把Ua 和Ub 的范围在毫伏或者更小的单位内，使运放在其线性范围内工作，这样结果才会更准确。
五、电路课程设计总结通过本次试验，我验证了理想运算放大器在线性工作区内“虚短虚断〞的性质，学会了用模拟软件对含理想运算放大器电路的分析，加深了对含理想运算放大器电路的理解。
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模拟集成电路课程设计跨导放大器学院：电信学院班级：微电子92组长：曾云霖（09053057）组员：黄雄（09053042）蒋仪（09053043）跨导放大器设计设计题目：基于所给的CMOS工艺设计一款跨导放大器。
跨导放大器的特点是具有非常大的输出阻抗，将输入电压转换成电流输出，相当于压控电流源。
该电路的设计同样需要包括偏置电压电流产生电路。
设计指标：设计指标：（供参考）性能参数测试条件参数指标负载电容30pF电源电压范围 2.5~5.5V静态电流VDD=3.6V，Temp=27℃<250μA输出摆幅输入共模电压VDD =3.6V，Temp=27℃VDD =3.6V，Temp=27℃0.6~1.2V0.1~1V开环增益（低频）VDD =3.6V，Temp=27℃1800~2200单位增益带宽VDD =3.6V，Temp=27℃>3MHz相位裕度VDD =3.6V，Temp=27℃>60°PSRR（低频）VDD =3.6V，Temp=27℃>65dB跨导（低频）VDD =3.6V，Temp=27℃(900~1100)μA /V 转换速率VDD =3.6V，Temp=27℃>3V/μs设计要求：1．确定设计指标（以上指标供参考，可以进行适当修改，但需说明原因）；2．根据设计指标，可以在参考电路结构基础上确定参数和改进设计，也可以查找文献采用其它结构的电路或创造新的电路结构进行设计；3．阅读模型文件，了解可以选用的器件类型与尺寸范围；4．手工设计：根据拟定的设计指标，初步确定满足指标的各元件的模型与参数：MOS：沟道长度与宽度，并联个数；电阻：宽度、长度、串并联个数；电容：宽度、长度、并联个数；三极管：并联个数。
5．采用全典型模型, 27℃，验证电路是否满足设计指标；6．设计偏置电路：a) 选定电路结构；b) 手工设计：确定各元件的模型与尺寸；c) 采用全典型模型，仿真验证偏置电流源的性能；7．将偏置电路和主体电路合在一起仿真，采用全典型模型，27℃，VDD=3.6V，要求电路达到“设计指标”要求，否则应对电路结构和参数进行修改与优化，直至满足要求（可能需要多次调整），并应包括以下内容：a) 一输入端固定为0.6V参考电压，另一输入端从0V上升到3.6V（电源电压）时的输出电压曲线与静态电流曲线，确定低频增益；以输出0.9V为输出参考电压，确定输入失调电压（直流扫描）；b) 一输入端固定为0.6V参考电压，另一输入端为信号输入，输出工作点为0.9V时的放大特性：增益、相位、带宽、相位裕量等（交流扫描，）；c) 输出工作点为0.9V时，PSRR对于频率（1Hz～100KHz）的特性曲线（交流扫描）电路参考图：原理图分析说明：根据题目说明和参考电路可知，跨导放大器（OTA）是一种电压输入、电流输出的放大器、放大倍数为跨导Gm。
我们小组经过讨论分析，最后决定采用如题目所示的参考电路。
在设计电路前，我们首先分析了OTA电路的组成和作用。
如参考电路所示：OTA电路主要包括3个部分，第一部分是带隙基准电流源，主要是给整个电路产生一个稳定的电流源；第二部分是由电流镜组成的偏置电路，主要是给跨导放大器提供偏置电压；第三部分是运算放大器，它是这个电路实现功能的核心部分，也是电路设计的主要部分。
分析完电路的各个组成部分和功能后，我们小组要做的便是设计各个MOS管的尺寸，使之达到设计指标要求。
运算放大器的设计设计思路：运算放大器是这次设计的电路的核心部分，参考电路如下所示：图一.运算放大器由图一可知，运算放大器分为两级放大，第一级是M1-M5构成的共源级放大电路，第二级是M6-M13构成的共源共栅放大电路。
单端输入，单端输出。
偏置电路（电流镜部分）与M1相连，相当于给第一级放大电路提供了电流，所以M1即为一个电流源。
M4、M6与M5、M7又是两组电流镜，所以，第一级电路又可以给第二级的放大电路提供一个电流，这样运算放大器就能正常工作。
有了这样的分析，运算放大器的设计过程也就可以确定了。
第一步：分配电流按照设计指标要求，整个电路的电流不能超过250uA ，因为运方是主要的电流消耗部分，我们设计的是给3条支路各80uA 的电流。
第二部：分配过驱动电压：分配电流以后，为了满足输出摆幅在0.6~1.2V 之间，就必须合理的分配各个管子的过驱动电压，使之既能保证MOS 管正常工作，又能满足输出摆幅和增益的要求。
我们小组的Vod 分配如下： M1：0.8V ;M2、M3：0.25V ； M4、M5：0.3V ； M6、M8：0.3V ； M7、M9：0.2V ；M10、M11、M12、M13：0.4V 。
第四步：计算宽长比（WL ）饱和电流公式：2()1()2DS n p ox GS TH WI c V V L μ=- OD GS THV V V =-2()12DS n p ox OD WI c V L μ∴=ODV 、DSI 均在前面两步已经分配，()n p oxc μ也是与0.5工艺MODEL 相关的常数，所以可以求出各个MOS 管的宽长比。
这里注意一下，讲义上给出的()n p oxc μ和THV 与仿真是有差距的，要实现仿真与理论的相切合，这里必须采用仿真的参数，利用DC point 查看NMOS 和PMOS 的effβ。
在0.5u 工艺下，这些参数的值如下：:NMOS 0.9TH V V = 420 1.203810//ox c cm pf V s μ-=⨯:PMOS1.0TH V V=520 3.453610//ox c cm pf V sμ-=⨯根据上述公式和参数，我们可以求得各MOS 管得尺寸：1()7.239W L = 2(3)()25.738W L = 4(5)()7.384W L = 6(8)()14.768W L = 9(7)()33.228W L = 1013()28.955W L -=第四步：根据过驱动电压来给各个MOS 管的栅极分配电压：给的偏压如下： M1栅极偏压：1.8VM7、M9栅极偏压：1.6V M10、M11栅极偏压：1.7V M12、M13栅极偏压：1.8V 。
增益公式如下：2204(||)m o Av g r r =•692041010012(||)m m o m o Av g g r r g r r =•1o DS r I λ=1L λ∝至此，计算部分就已经完成了，接下来就是仿真和电路微调式了。
仿真调试：图二.仿真电路图1.增益带宽调试：提高增益的方法： 增大L减小电流在CADANCE软件下仿真，搭建如图所示的电路图，并且给上前面计算的参数，设定仿真环境和仿真变量。
仿真结果显示，虽然各个管子均进入了饱和区，增益也达到了要求的65db，但是带宽却这有1M左右，远远没有达到要求的3M。
增大带宽的办法：增大电流同时减小管子的宽长比这些都是减小增益为代价的。
经过调试，我们小组发现，减小第一级放大电路的电流，增大第二级电路的电流，可以显著提高带宽。
所以，我们减小了第一级电路的宽长比，然后增大了第二级电路的宽长比，终于满足了增益和带宽的要求。
2.跨导调试：跨导是跨导放大器的一个重要参数，跨导越大，放大效果也就越好，虽然上面我uA V。
们的增益带宽达到了要求，但是跨导却没有到达最小的900 /在老师的指导下，我们发现跨导主要与第一级放大电路和第二级电路的电流放大能力以及第一级放大电路的输入PMOS管由管，我们增大了两级放大电路的电流镜的宽长比，同时增大输入管M2、M3的宽长比，终于把电路的跨导提高上来，同时增益和带宽也满足要求。
3.输入共模电压范围调试：前面我们的设计都是在输入为0.6V电压的条件下实现的，但是设计要求必须在0.1~1V的共模输入下都满足要求。
所以，我们必须扫描共模输入，然后合理调整各个晶体管的宽长比和偏压，使各项参数都满足要求。
增益、带宽、跨导的调试都和上面一样，这里不再累述。
4.电源抑制比:因为设计要求的电源抑制比要求较低，不是这个电路的难点，所以很容易满足要求，达到65db以上。
5.转换速率：和电源抑制比相似，转换速率也很容易的达到了要求的3V/us。
带隙基准电流源设计：带线基准电流源在这个电路中起到一个电流源的作用，且要求这个电流源对温度不敏感，敏感度在100以下。
敏感度的计算公式如下：6max min max min 27(I )10()C I I T T -⨯-因为参考电路调试多次未能达到要求，我们参考了CADANCE 设计电路书中的带隙基准图，通过合理调整偏置电路的宽长比、三极管个数和电阻的大小终于设计了一款合理的带隙基准电路，设计参数和电路结构如下图所示：图三.带隙基准电流源图四.带隙基准仿真结果由结果可知，产生电流大小为：21.3uA，敏感度为36，符合实际要求。
偏置电路设计：偏置电路是一系列电流镜，计算宽长比使运放的偏置达到设计的电压值，给运放提供电流，偏置电路是将带隙基准电流源与运放连接起来的桥梁。
完整电路图调试完整电路图如下：图五.跨导放大器完整电路图图六.仿真电路图最终运放的宽长比：第一级运放： 1925()2W n L u = 237()2W u L u -= 45935()2W n L u -= 第二级运放：6845()1W L μμ=、 7999.7()1W L μμ=、 10~1386.86()1W Lμμ= 仿真结果：条件：VDD=3.6V 、T=27°C 、输入共模电压为1V （验收时的条件）增益带宽：图七.增益带宽图如上图可以看出，该电路的增益为78db、带宽为6.6M赫兹、相位裕度为64度，这些都满足设计指标。
跨导：图八.跨导仿真中的Vsin 幅度为20uV ，由结果图可知，输出电流峰值为22nA 。
所以：跨导gm9622101100/2010m A g uA VV --⨯==⨯满足设计的900~1100uA/V 的要求。
电源抑制比：反正时将电源3.6改为变量，将Vsin 中的幅度改为0，得到仿真的DB 图，然后与源来得增益图相减，得到结果如下所示：图九.电源抑制比结果显示，电源抑制比为80db ，大于设计要求的65db 。
转换速率：将Vsin换成方波，检验电路的翻转速度。
图十.转换速率结果显示：无论是上升沿还是下降沿，转换速率都为3.6V/uS 大于设计要求的3 V/uS，满足设计要求。
电流大小：图十一.电流大小如上图所示，电流大小为240.946u，小于设计指标的250uA，满足设计要求。
电源电压范围：将VDD由3.6V改为变量，同时从2.5V扫描到5.5V。
仿真结果都如下：图十二.电源电压范围如图所示，在2.5~5.5V 的范围内，只有2.5V 和5.5V 时不满足增益范围（验收的时候是5.2V~5.5V 不满足，后来我又重新调整了偏压），基本上符合了设计指标要求。