论文总字数：14932字

摘 要

根据题目的需要， 我分析并且完成了一种带共模反馈电路的CMOS两级运算放大器。这种高性能的运放它很好地采用了DDA结构的工模反馈电路以及套筒式的共源共栅类放大器，从而获得了较好的性能比。基于直流电压的开环增益≥75分贝，创建时间≤0.4μs，转换速率≥5V／μs，增益带宽≥5兆赫兹，相位裕度≥60°.电路设计完成后，我们就可以使用candence ic5141来对原理图进行一步步的输入以及仿真。在仿真完成以后就可以来完成构建版图的环节，在这一步骤上中我们就可以用Virtuoso软件对此完成构建。

关键词：两运算放大器 ; 版图设计;高性能增益

A High-performance Two Stage Operational Amplifier Design And Analysis

Abstract

According to the topic request, this paper analyzes and designs a common-mode feedback circuit of CMOS fully differential operational amplifier. Sharing the amplifier adopts the sleeve of the source gate amplifier and the structure of the DDA mould feedback circuit, in order to gain better performance. Based on 75 db or higher dc voltage open-loop gain, the unit gain bandwidth or 5 MHZ, build time or less 0.4 mu s, conversion rate p 5 v/u s, phase margin or 60 掳. Circuit design is finished, we use integrated in Cadence IC5141 under stectre do principle diagram input and simulation software. Simulation is completed to get into landscape design of the link, we use the Virtuoso in landscape design .The software design.

Key words: two operational amplifier； Landscape design; A high performance gain

目 录

摘 要 II

Abstract III

第一章 引言 6

1.1 运算放大器的历史背景 6

1.2 本论文的研究意义 6

1.3毕业设计的工作安排 7

第二章 理论知识与相关技术 8

2.1 MOSFET器件基础 8

2.1.1 MOSFET的开关 8

2.1.2 MOSFET的结构 8

2.1.3 MOS符号 9

2.2 差分放大电路 10

2.2.1差分的工作方式 10

2.2.2 基本差分对的作用 11

2.3 基本电流镜 11

2.4 相位补偿电路 11

第三章 两级运放的电路设计 12

3.1直流分析 12

3.2. 交流分析 14

3.2.1 开环直流增益 14

3.2.2 共模抑制比 14

3.2.3 负电源抑制比 15

3.2.4 传输函数 16

3.2.5静态分析 17

3.2.6 相位补偿 17

第四章 仿真结果 19

4.1基于Cadence的设计流程 19

4.1.1制作元件及创建元器件库 19

4.1.2原理图设计 19

4.2仿真 19

第五章 结束语 21

致 谢 21

参考文献（Refeerences） 22

引言

1.1 运算放大器的历史背景

世界上首个放大器大约在1930年左右是使用真空管去设计完成完成的，这个放大器可以来完成加与减的工作条件。

运算放大器最先前被设计出来是为了进行加、减、微分、积分的类比数学上的运算，因此被称之为运算放大器[1]。在此它同样也成为了实现模拟计算机（analog computer）技术的基本建构单元。但是，理想的运算放大器在电路系统的设计上的用途却远远超过了加减等简单的计算。时至今日的运算放大器，不论是使用电晶体（transistor）或真空管（vacuum tube）、分立式（discrete）元件或者积体电路（integrated circuits）等元件，运算放大器的功能效果都已经慢慢接近于我们能想象的最合适的运放的类似要求。如何上面所说，第一个共真空管设计完成的放大器，然而在现在这个时代则多半是用的积体电路式的元件，所以假如在放大器上系统的需要超过了积体电路放大器的本身能力时，我们还会使用分立式的器件来完成在这些特殊参数有特殊要求的的运算放大器。

　　以DIP-8型式封装而成的积体电路运算放大器在1960那个年代的末期用来使用，而仙童类半导体（Fairchild Semiconductor）向世界推出了首个后来也被人们很普遍的在生活中使用至今的积体电路运算放大器，它的型号为μA709，设计者是年轻的鲍伯·韦勒（Bob Widlar）。但是709迅速地被随之而来的新产品μA741而取代了，741有着更好的性能以及功耗，比之前更加稳定，也更容易被人们使用。在这之后741运放就成了微电子工业发展史上独树一帜的标志，不管多少年之后都没有收到仍和的影响，不管以前现在741都在不停的生产着，为了让我们更加好的区别升值上产品会刻着741的字样。其实多年之后的今天，比起741更加好的运算放大器不计其数，比如1970年代推出的场效电晶体（FET）或着是十九世纪80年代早期的半场效的电晶体以及其它晶体等等之类。这些元件通常能更为直接使用在741的电路架构中，从而获得更加好的效能。

　　通常而言运算放大器的规格都是有严格的要求的，但是在一些对电源供应的需要以及封装上也已经有了严格的标准。我们正常只需要很少的外接元件（external devices），运算放大器就能去帮你实现各种你需要完成的操作要求。在价格方面，现在的放大器越来越普及，这导致了它的价格也是持续的保持着低谷，所以说更符合我们普通消费者的要求。但是要求性能特点更加多运算放大器售价上仍然有可能是那些很简单使用运算放大器的近百倍以上。

1.2 本论文的研究意义

运算放大器自从1963年首登世界舞台以来，在这40年当中飞速的发展并且得以像现在这样普及，我们都知道现如今所有线性系统里面运算放大器甚至成为了一种标杆。到目前为止在全球范围内只要是关于半导体的制造中都会出现运算放大器的面孔。主要就是因为它的用法相对更加简单，使用起来也更加-的方便，这就使得测量技术在她的帮助下面有了更加的发展速度更认知。再者如果你说到价格，那么运算放大器会让你十分满意，我们在使用的途中就不需要关心到那些所谓的性价比问题。运算放大器顾名思义的是可以放大非巨大倍数的电路单元。所以结合到实际电路当中，我们构建各种要求的功能模块就应该结合常用的反馈网络模块。简而言之，运放的命名是从他的功能来划分的，它可以两种单元完成分别是分离的器件以及认知度更加高的半导体芯片。所以到目前线性电路当中运算放大器是不可缺少的。所以我们有必要更加透彻的了解运算放大器，因此掌握其内部的基本结构和工作原理，我们就可以更好的去把运算放大器结合到我们日常生活中去。而论文中我所研究的高性能两级运算放大器也会在以后的使用中起到应该的作用。

1.3 毕业设计的工作安排

第1周：结合任务书要求，了解相关知识。

第2周：撰写开题报告。

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