在生物科学和空间技术的研究中,需要集成电路在低电压和弱电流的条件下工作,因此,研制和生产低功耗乃至微功耗的集成电路是电子工业界的重要课题。运算放大电路作为模拟系统和混合信号系统中的基本单元,其性能的提高使整个系统的性能得到改善。 论文基于运算放大器的基本原理,结合低压微功耗运算放大器的工作机理,对运算放大器输入、输出以及偏置的各种实现电路进行介绍。以资为后续电路设计做必要的理论支持。 出于对低压微功耗运算放大器技术指标的综合考虑,设计出两级CMOS微功耗运算放大器和偏置电路;特别对其中低压折叠式共源共栅输入级,Class-AB类输出级结构、偏置电路、电路的频率补偿以及噪声特性进行了详细的分析。为了实现极小的静态电流,适当偏置运放工作在亚阈值区。 在版图的设计上,对输入级采用交叉耦合结构,减小由于工艺原理引起的MOS管匹配,从而减小电路的失调电压;出于ESD考虑,在输入输出采用保护电路:采用保护环隔离电阻电容,减小其对核心电路的影响。 基于TSMC 0.35um工艺模型,采用Hspice仿真工具,对所设计电路进行了详细的仿真。结果表明:在3V的电源电压下,功耗为3.3 uW,直流增益可以达到108dB。静态电流达到1.1 uA,单位带宽300KHZ,相位裕度达到70°左右,达到预期设计的微功耗要求。