随着集成电路工艺技术的发展,集成度的不断提高,以及数模混合系统在电子信息系统领域的广泛使用,行业对模拟集成电路的设计提出了更高的要求:高性能,高集成度,低功耗等。而运算放大器作为模拟与数模混合系统中必不可少的模块单元,其性能的好坏直接关系整个系统性能的好坏。因此,高性能运放的研究与设计具有重要的意义。当前,集成电路已经进入深亚微米的VLSI阶段,并朝着片上系统(SOC:System On a Chip)发展,CMOS工艺技术日益凸显出Bipolar工艺无法比拟的优势:高集成度,低功耗。当今99%的数字系统采用CMOS工艺实现,因此,为了实现数字系统和模拟系统混合集成,甚至于SOC系统,CMOS工艺无疑也成为运放实现的首选,CMOS运放已经成为研究的热点。本文系统论述了CMOS运算放大器的理论和实践,探讨了高性能运算放大器设计的方法和关键技术。论文中主要研究了以下几方面的问题:一、运放的性能参数以及参数间的相互关系;二、常用运放结构及其特点,包括单级运放,二级运放,三级运放,增益增强运放等;三、高性能运放的实现方法;四、高性能运放的设计实践。本文对运算放大器进行了全面和深入的理论研究,作为对研究理论的实践应用,**进行了工程实践,其中包括一款CMOS宽带单级运放,一款高增益宽摆幅二级运放,一款低电压低功耗三级运放和一款能够运用于10bits 100Msps流水线ADC的高速高精度运放。所有设计基于SMIC0.18um标准CMOS工艺,采用在CADENCE环境下对运放进行了仿真,得到了满意的仿真结果。本文分七章探讨了CMOS高性能运算放大器设计的理论与实践。第一章介绍了运算放大器的研究现状与发展趋势以及论文的研究内容和研究意义;第二章介绍运放的概念,重点介绍了运放的各项性能指标及其表征方法;第三章探讨了单级CMOS运放的理论和相关技术并进行工程设计;第四章分析讨论了CMOS二级运放的理论和技术,重点分析了频率补偿方法;第五章研究了三级运放的技术和实现方法;第六章设计了基于10bit100Msps流水线ADC应用的高速高精度CMOS运算放大器;第七章对论文进行了总结。
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