第三章Banba结构的设计 OVBE VBE1-(4+m)VT-Eg/g (2.5) aT T Va=VrIn (2.0) Ist 因为T=300K时，s1=4.3e-18A :1==hn (3.3) R3 取n=100,R3=100K,代入(3.3)，得：1g1=1.24A→Vs1=0.685V 代入(2.5)可得： aV1=-1.67m aT 由(3.2： aVd=0→-1.67+0.086 Inn=0 R3 n=100,得R=42 R3 因为R3=100K,所以取R2=R=422K 此时：g=RaE1+色nm）=l19R R2 R3 R2 为了方便应用到更低的电源电压，取=0.5，即R4=211K R2 流过mos管的电流为：I=1g1+Ve1/R1=1.24+0.685/R1=2.84 (3.4) os管尺寸：艺2 21 BrCox(Ves-Vm)-1.38 2.放大器的设计 带隙电路中的放大器主要作用是使两个输入点的电平相等，所以只要增益足够就可以 了，另外为了防止振荡，相位裕度也要足够，其他指标不是特别重要。 图3.2为放大器的核心部分，各部分作用：MA1、MA2为第一级差分放大，MA6为第 二级放大，MA5、MA7从带隙部分偏置电流分配给放大部分MOS管。Cc为密勒电容， 将主次极点分离，也可增大相位裕度。 1)限制因素： 静态功耗：Pc=(Va-Vsa5+l4n) 单位增益带宽限制GBW=:Eu品≥3GBw(13为修正值) 2πC. 2πC1.3 所以，8≈4C Ce 若Cc=lp;CL=2p,可以取I6=8I 8
第三章 Banba 结构的设计 8 V V mV E q BE BE T g 1 1 (4 ) / T T ∂ −+ − = ∂ (2.5) 1 1 1 ln q BE T S I V V I = (2.0) 因为 T=300K 时， IS1=4.3e-18A 1 3 3 T ln q R V n I I R ∵ = = (3.3) 取 n=100， R K 3 =100 ，代入(3.3)，得： Iq1 =1.2μA ⇒ = V V BE1 0.685 代入(2.5)可得： 1 1.67 VBE m T ∂ = − ∂ 由(3.2)： 2 3 0 1.67 0.086 ln 0 V R ref n T R ∂ = ⇒− + = ∂ n=100，得 2 3 4.22 R R = 因为 R3 =100K ，所以取 R2 1 = = R K 422 此时： 42 4 1 23 2 ref BE T ( ln ) 1.19 RR R V V Vn RR R =+ = 为了方便应用到更低的电源电压，取 4 2 0.5 R R = ，即 R4 = 211K 流过 mos 管的电流为：II V R R =+ = + = q BE 1 11 1 / 1.2 0.685/ 2.8 μ μ (3.4) Mos 管尺寸：( ) , , ( ) = − 123 2 2 p OX GS TH W I L CV V μ =1.38 2. 放大器的设计 带隙电路中的放大器主要作用是使两个输入点的电平相等，所以只要增益足够就可以 了，另外为了防止振荡，相位裕度也要足够，其他指标不是特别重要。 图 3.2 为放大器的核心部分，各部分作用：MA1、MA2 为第一级差分放大，MA6 为第 二级放大， MA5、MA7 从带隙部分偏置电流分配给放大部分 MOS 管。Cc 为密勒电容， 将主次极点分离，也可增大相位裕度。 1）限制因素： 静态功耗：P (V V )(I I ) static dd ss d5 d7 =− + 单位增益带宽限制: m1 c g GBW 2 Cπ = ； m6 nd L g 1 f 3GBW 2 C 1.3 π ≈ ≥ （1.3 为修正值） 所以， 6 1 4 m L m C g C g C ≈ 若 Cc=1p；CL=2p，可以取 I 6 1 = 8I
第三章Banba结构的设计 VDD 接偏置电流MA5, A7 C 0— MA1 MA6 GND 图3.2二级Miller补偿CMOS运算放大器 2)根据电流关系求其它宽长比 放大器的偏置电流来自于带隙部分的输出电流，由式(3.4)可知，偏置部分得到的电流为 2.8u,为了减小功耗，取流过MA5的电流为偏置电流2倍，即MA5的尺寸为M1两倍， 而MA7为M尺时的8倍以上.因此，（艺=368，艺=1472：5=564,1=224A =--党-学=184 ==h→巴=巴=7 W、 )1=0.47 300L =→空=弧2 )7=3.8 取所有的L都为0.54，可以得到最终参数如下： W1=W2=0.92u,W3=W4=0.24u,W5=1.84u,W6=1.9u,W7=7.36u, 查看直流工作点，发现W7工作在线性区，这样的话I6就无法达到设计的要求，所以增大 W6的尺寸，使W7进入饱和区，最终W6=4u 9
第三章 Banba 结构的设计 9 图 3. 2 二级 Miller 补偿 CMOS 运算放大器 2）根据电流关系求其它宽长比 放大器的偏置电流来自于带隙部分的输出电流，由式(3.4)可知，偏置部分得到的电流为 2.8u，为了减小功耗，取流过 MA5 的电流为偏置电流 2 倍，即 MA5 的尺寸为 M1 两倍， 而 MA7 为 M1 尺寸的 8 倍以上。因此， 5 ( ) 3.68 W L = ，( ) 14.72 7 W L = ；I 5 = 5.6μA，I 7 = 22.4μA。 12 5 1 2 5 1 1 ( ) ( ) ( ) 1.84 2 2 WW W II I LL L == ⇒ = = = 341 3 4 1 77 ( ) ( ) ( ) 0.47 300 WW W III LL L = =⇒ = = = 67 6 7 77 ( ) ( ) 3.8 300 W W I I L L =⇒ = = 取所有的 L 都为 0.5 μ ，可以得到最终参数如下： W1=W2=0.92u，W3=W4=0.24u，W5=1.84u，W6=1.9u，W7=7.36u， 查看直流工作点，发现 W7 工作在线性区，这样的话 I6 就无法达到设计的要求，所以增大 W6 的尺寸，使 W7 进入饱和区，最终 W6=4u