一种低压低功耗CMOS运放的研究与设计开题报告

1. 研究目的与意义

随着电子产品日渐朝小型化和便携化发展，目前以电池作为电源的电子产品得到广泛应用，迫切要求采用低电源低功耗的模拟电路来降低功耗，其中CMOS运算放大器是使用最广泛的模块之一，而运算放大器自身性能的提升能够提高产品的性能，其研究和设计工作是IC设计的一个主要方向，所以当下此课题符合社会发展需求，随着技术的发展和自然资源的有限，对各种应用电器的节能要求越来越高，而在实现低压低功耗的过程中，我们需要考虑电路的性能和指标，而且低功耗CMOS运放是模拟集成电路的基本单元，广泛应用于各类CMOS IC系统中，作为市场应用前景广阔，因此开展低压低功耗CMOS的研究能为以后积累技术资料，对今后电子产品的发展是很有必要的。

2. 课题关键问题和重难点

课题的关键问题：

1.首先符合低压低功耗的特性。

2.如何实现其他性能指标.。

3. 国内外研究现状（文献综述）

20世纪80年代初期，许多专家预言模拟集成电路即将消失。当时，数字信号处理算法的功能日益增强，而集成电路(ic)技术的进步又使这些算法可以在硅片上紧凑而有效地实现。许多系统上用模拟电路形式来实现的功能很容易在数字领域内完成，这使人们可以假定：如集电路制造有足够的能力，那么信号的所有处理最终都可以用数字方式来实现。

但是在当时，模拟集成电路前途黯淡，模拟集成电路设计人员开始寻找其他工作。甚至无人问津。然而为什么现在对模拟集成电路设计人员的需求如此之大?尽管数字信号处理和集成电路技术一直在迅猛发展，人们已经可以制造包含上百万个晶体管、每秒处理数万亿次操作的处理器了，但是如此大的进展却为什么没能使早期的预言成为现实？

虽然许多类型的信号处理确实已经转移到数字领域，但是，在现代许多复杂高性能系统中模拟电路从根本上已被证明是必需的。例如在自然界信号的处理、数字通信、磁盘驱动电子学、无线接受器、光接收器、传感器、微处理器和存储器等系统中都不可避免地要涉及到许多模拟技术。随着集成度的提高及便携式电子应用的发展,低压低功耗技术愈来愈重要。然而,电源电压的下降对模拟电路的设计是一个挑战。如今模拟电路的典型电源电压大约是2.5一3伏,但是发展的趋势表明电源电压将是1.5伏,甚至更低。在这种情况下,国内外研究人员的很多精力花在设计适用于标准cmos工艺的低压电路结构。在模拟ic中,最典型的电路之一是运算放大器,许多模拟电路中都会用到它,所以设计低压低功耗的运算放大器显得尤其重要。在实现低压低功耗的过程中,必须考虑电路的主要性能的实现,因为电源电压的下降将影响电路的性能。只是实现低压低功耗而不实现良好的性能显然是错误的。诸多要求表明必须找到能工作在供压为1一zv时的电路技术,同时低功耗。对数字电路设计而言,它能工作在如此的低压情况下,甚至是使用如今可以利用的技术。在设计输入级时,采用了管和管并联的互补差动输入级结构,并采用成比例的电流镜技术实现了输入级跨导的恒定在中间增益级电路设计中,电流镜负载并不采用传统的标准共源一共栅结构,而是采用适合在低压工况下的低压、宽摆幅共源一共栅结构为了提高效率,在设计时采用了类推挽放大器作为输出级,输出电压摆幅基本上达到了轨对轨并采用带有调零电阻的密勒补偿技术对运放进行频率补偿.

4. 研究方案

采用0.6umCMOS工艺设计了一种低压低功耗的运算放大器。该放大器采用工作在亚阈值区的CMOS基准源，在此基础上运用了PMOS差分输入级，以及CMOS推挽输出级结构，电源工作电压1.8-5.5v静态工作电流仅为uA，并具有90db的开环增益、高电源电压抑制比和高共模抑制比等特点

5. 工作计划

第 1 周 接受任务书，领会课题含义，按要求查找相关资料；

第 2 周 阅读相关资料，理解有关内容；

第 3 周 翻译相关英文资料，提出拟完成本课题的方案，写出相关开题报告一份；