全差分低电压、高驱动能力运算放大器的实现

该文提出了一种全差分低电压、高驱动能力运算放大器电路,通过分析具有不同有源负载结构的差分放大器,得到具有反折电流镜有源负载的差分输入级电路具有较宽的共模输入范围.高效率的甲乙类输出级能提供轨对轨输出摆幅和高输出电流,由于电路具有特定拓扑结构的输出级,因而运算放大器能够工作在低电源电压状态下.采用台积电(TSMC)2层多晶硅、4层金属(2P4M)3.3V,0.35μmCMOS工艺流片得到所设计的全差分低电压、高驱动能力运算放大器在3.3V电源电压工作条件下的功耗仅为625μW,电流输出幅度达到1.2mA.     

高CMRR Rail-to-Rail CMOS集成运算放大器设计

文中介绍一种提高运算放大器共模抑制比的全差分结构，并且应用该结构设计一输入输出rail-to-rail方式的高性能集成运算放大器。     

恒跨导轨对轨带有连续时间共模反馈的FDA设计

提出了一种恒跨导输入输出轨对轨带有连续时间共模反馈的全差分运算放大器。输入级互补差分对采用交叉导通实现输入总跨导在整个共模输入范围内保持恒定；中间级采用折叠共源共栅结构实现高增益和满摆幅。同时设计了一种连续时间共模反馈电路搭配A类输出结构，使FDA能够在大摆幅和高阻抗的系统下工作。基于SMIC 0.18 μm工艺对设计的FDA进行仿真验证与版图绘制，该电路在电源电压3.3 V，负载电容5 pF时，直流增益92.2 dB，单位增益带宽5.55 MHz，输入输出轨到轨范围接近100%，输入级跨导变化率仅4.53%，建立时间分别为218和195.7 ns，其对应的压摆率分别为15和16.7 V/μs。     

输入电容对运算放大器性能的影响

论述了应用网络理论的零极点分析差模输入电容和共模输入电容对一般运算放大器性能的影响;着重讨论了共模输入电容对差分放大电路和改进型跟随器电路的影响;介绍了消除这些影响的简易补偿方法。     

一种具有高转换速率的轨对轨运算放大器

为了驱动液晶显示器背板形成不同的灰阶,设计了一种利用齐纳二极管的稳压原理,实现恒定跨导用于TFT-LCD液晶显示的片内运算放大器。采用互补差分输入级,实现了Rail-to-Rail的共模电压输入范围;一种新颖的转换速率增强结构,加快了运算放大器的响应速度;输出级采用Class AB类控制电路,并将其嵌入到求和电路中,以保证较低的噪声和失调。直流增益为101dB,单位增益带宽为13MHz,相位裕度为64°。仿真结果证明该运算放大器工作良好,其面积为500μm×380μm。     

提高运算放大器共模抑制能力的分析

运算放大器广泛应用于各种采样环境当中,而在各种复杂的应用场合中当然都不会是理想放大器,往往工程师们比较容易忽视它的共模干扰问题,但共模干扰也是影响运算放大器使用的关键因素,只有尽可能地减小这些干扰,才能使运算放大器更好地发挥它应有的作用。所以本文将深入分析影响运算放大器共模抑制能力的三个因素,并给出针对这三个因素的应对措施及采样电路的PCB Layout的一些注意事项,继而增强运放的共模抑制能力,使运放更好地为工程师们所用。     

基于CCⅡ±的差分放大器

本文提出了一种新的由第二代电流传送器构成的差分放大器,并通过分析证明该电路具有高共模抑制比和高差模增益及带宽。     

有源反馈网络同相复合放大器的研究

本提出了一种新型复合反馈同相放大器电路。分析了该放大器的增盈误差,失调电压误差,失调电流误差,共模抑制比误差等。并给出了各种误差的定量公式。     

光检测及放大电路的新设计

为满足光缆动态损耗测量系统宽动态范围和高灵敏度的要求,本文提出一种新的光检测及放大电路设计。单端光检测及放大电路应用广泛,结构简单,但难以抑制电路的共模噪声。新设计将光检测器和放大器通过对称结构搭建差分电路,达到了更高的光检测灵敏度和抗共模噪声性能。它充分考虑了前端电路各种噪声源,采用合理的元器件和电路设计抵消了大部分共模噪声。通过实验证明该电路提高了测量系统的灵敏度。新电路已成功应用于光功率信号系统的光电转换电路中。     

双运放电压模式二阶通用滤波器的实现

视无限增益多路反馈低通滤波器为变形状态变量滤波器,用2个运算放大器、2个电容和4个电阻实现了电压模式二阶通用滤波器.该电路不仅可同时实现低通、带通和高通输出,具有低的无源灵敏度,而且其品质因数、极点角频率与电容比值和电阻比值有关,从而可实现二者的独立、精确调节,实现高精度滤波.此外,该电路中两运算放大器承受的共模电压为零,降低了对运放的要求,电路简单,适合VLSI单片集成技术.通过计算机仿真表明,所提出的电路方案是可行的.     

A low distortion CMOS continuous‐time common‐mode feedback circuit

In high‐gain fully differential operational amplifier (FD op‐amp) design, the output common‐mode (CM) voltage of the FD op‐amp is quite sensitive to device properties and mismatch. It is, therefore, necessary to add an additional control circuit, referred to as the common‐mode feedback (CMFB) circuit, to stabilize the output CM voltage at some specified voltage. In this paper, we present a high linear CMOS continuous‐time CMFB circuit based on two differential pairs and the source degeneration using MOS transistors. Theoretical analysis and SPICE simulation results are provided to validate our proposed ideas. Finally, we present two design applications of the proposed configuration, one is the FD folded‐cascode op‐amp and the other is the Multiply‐by‐Two circuit which is the key component in the popular 1.5 bit/stage pipelined analog‐to‐digital converter. Comparison with conventional topologies shows that the new configuration has attractive characteristics concerning their implementation in high linear analog integrated circuits. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.     

Common‐mode gain reduction technique and its applications

This paper proposes a common‐mode gain reduction technique and a new approach for a balanced‐type system design. Two design examples of a balanced‐type operational transconductance amplifier and a balanced‐type filter are given. The proposed scheme employs the proposed common‐mode gain reduction technique together with the common‐mode feedback (CMFB) network, which is used only to set a bias, to meet requirements of common‐mode rejection. Compared with the conventional method, which uses the CMFB that has a higher gain than the one used in the proposed scheme, the proposed method shows reduction in design complexities and relaxation of the stability conditions. © 2011 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

High-gain,high-CMRR class AB operational transconductance amplifier based on the flipped voltage follower

A novel class AB operational transconductance amplifier (OTA) topology is proposed, based on a class AB flipped voltage follower. The OTA has class AB behavior, with current boosting both for the load and the compensation capacitors. It has a high gain of (g_mr₀)⁴ , obtained using a two-stage structure with cascoded stages, and is a two-stage Miller-compensated amplifier employing multipath to remove the positive zero. It has close to rail-to-rail output swing (limited by cascoding) and very low common-mode gain thanks to a replica technique (allowing the use of low-power common-mode feedback [CMFB] loops). Ninety-two decibels of gain and 176 dB of common-mode rejection ratio (CMRR) without CMFB are achieved using a 40-nm complementary metal-oxide semiconductor (CMOS) process. The OTA is used to design a low-power sample-and-hold amplifier (SHA) operating at 5 MSps, a typical application for CMOS OTAs, which has been chosen to verify the proposed circuit's performance and to show that the OTA is robust in Monte Carlo simulations under process variations and mismatches in an actual application.     

电容式微机械陀螺接口电路噪声分析

电容式微机械陀螺接口电路的噪声抑制特性直接影响了其关键性能指标,是微机械陀螺研究的重点。基于电荷放大器为前置放大电路的微机械陀螺接口电路为研究对象,建立了包含运放输入电容、输入电阻、噪声电流、噪声电压、反馈电阻噪声、寄生电容在内的电荷放大器电容分辨率的模型,提出了通过增大载波电压、选择低噪声电压和噪声电流运放、增大反馈电阻提高分辨率的方法。采用厚膜电路实现的电荷放大器进行了实验,结果表明电荷放大器的输出噪声和理论计算值处于同一数量级,电容分辨率可以到达10-19 F。     

一种用于相移干涉仪的高压放大电路

基于自主研制高精度数字化相移干涉仪的需求,针对干涉仪的压电陶瓷移相器设计了一种高压放大电路。通过双极性运算放大器OP07构成低噪声,非斩波稳零的低压放大电路与中功率线性三极管MJE340和MJE350构成高压放大电路进行直流耦合,结合反馈网络,功率放大电路,滤波电路以及限流保护电路,将计算机输出的0~5 V低电压的移相控制信号稳定线性放大到-30 V~+130 V范围,且输出低至10 mV 峰值的纹波,满足压电陶瓷移相器的高压驱动控制要求和相移干涉仪的高精度移相测量的要求。     

继电保护测试仪用高电压功率放大电路的研制

针对继电保护测试仪的电压功率放大采用集成功率放大芯片价格昂贵,且易损坏,提出了一种性价比高、输出功率大的电压功率放大电路设计方案。首先介绍了继电保护测试仪的硬件结构,并详细分析了电压功率放大电路的原理,计算了功率管的管耗,在此基础上对电路进行了仿真分析,最后对实际电路进行了试验,结果表明,电路可输出功率大、线性度好,可以满足测试仪对电压功率放大的技术要求,并且具有很广的应用前景。     

基于OPA454的新型高压级联放大器优化设计

为获取频率可调的高线性度电压信号,提出基于OPA454的高压级联线性放大器的优化设计方案。首先,设计高压级联放大器的主电路、隔离电路和级联放大电路;然后,分析此线性放大器的负反馈特性和容性负载特性,保证输出电压信号的高线性度和带容性负载能力;最后,搭建两级级联放大电路模型,时域下测试输入电压频率分别为0.001 Hz、1.0 Hz、1.0 kHz、10 kHz时放大器的输入输出波形,在频域下对比一级电压放大电路和两级电压放大电路的频率响应曲线。结果表明:设计的新型线性放大器输出的电压波形可对输入电压线性放大40 n倍,并达到较高的线性度和低波形失真率,满足可调频率下电压准确放大的要求。     

Comparative performance analysis and complementary triode based CMFB circuits for fully differential class AB symmetrical OTAs with low power consumption

In this paper we extend the figures of merit for class AB symmetrical OTAs to the fully differential case and compare topologies from the literature. This analysis shows that the power consumption of the CMFB can have a significant role in determining the efficiency of the OTA, but on the other hand a CMFB is needed both to set the desired output common mode voltage and to improve the CMRR. We propose the complementary triode CMFB, i.e. a triode CMFB applied both at the NMOS and PMOS current mirrors, as suitable for class AB symmetrical OTAs, and show some case studies in deep submicron CMOS technology to assess the effectiveness of the proposed solution. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.     

三电平开关功率放大器用的相移SPWM技术

相移SPWM技术是多重化和正弦波脉宽调制(SPWM)技术的有机结合。利用数学推导分析了相移SPWM技术的原理,在此基础上设计了一种具有多重化结构的三电平开关功率放大器,详细介绍了主电路结构和控制电路的组成,并对电路的工作原理作了简要分析,最后对二重化电路拓扑进行了仿真和实验,验证了该技术用于三电平开关功率放大器中的可行性和实用性。理论分析证明,相移SPWM技术具有增大功率放大器容量,有效减少谐波,提高等效开关频率,拓展传输带宽等优点。仿真和实验结果表明,二重化电路与单逆变单元电路相比,可明显减小放大器的失真度,改善输出波形;说明相移SPWM技术值得在开关功率放大器的设计中推广应用。     

基于磁放大器的ATX电源的设计

设计一种基于磁放大器的ATX电源,其特征是利用磁放大器实现对输出电压进行精确地调节,获得高稳定度的＋3.3V输出电压,可大大简化开关电源二次电路的设计。首先详细分析磁放大器稳压电路的基本原理及电路设计,然后介绍了145W多路输出式PC开关电源的主电路设计。