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金属氧化物薄膜晶体管(Metal Oxide Thin-Film Transistor,MO TFT)的高迁移率、灵活的制备工艺、低成本、可大面积成膜和兼容柔性衬底等特点,使其在透明和柔性电子学领域中具有巨大的潜在应用价值,如:低成本RFID/NFC标签和生物电信号检测等系统等。运算放大电路(Operational Amplifier,OPAMP)是模拟集成电路中的核心模块,采用MOTFT器件设计高性能的运算放大电路,实现对各种电信号的采集,放大和传输对透明柔性电子学的发展具有重要意义。本文阐述MOTFT的制造工艺技术和电学特性,其中电学特性包括转移特性、输出特性、C-V特性、本征增益、二级效应和小信号模型,并给出MO TFT的主要参数实验提取值。在MOTFT特性测量基础上,进行MOTFT仿真模型的拟合,并列出拟合模型的主要参数列表。在介绍增益自举技术、电容自举技术和跨导增强技术三种典型的增益增强技术的基础上,分析了一种基于双正反馈的增益增强型运算放大电路的工作原理和性能特点。针对MOTFT器件的低迁移率和无互补P型器件的问题,本文提出另一种基于正反馈的增益增强技术,即交叉耦合技术。按照连接方式的不同,可把基于交叉耦合技术的电路分为共漏级、共栅级和共源级三种交叉耦合运算放大电路。重点分析了这三种交叉耦合运算放大电路的设计原理和工作性能,并通过仿真和流片测试进行性能验证。结果表明,在相同电源电压情况下,共漏级交叉耦合放大电路的静态功耗最小,共栅级交叉耦合电路的带宽最宽,而共源级交叉耦合电路则拥有更高的开环增益和输出电压摆幅,且其带宽也相对较高。共源级交叉耦合运算放大电路测试结果显示,在15 V电源电压条件下,电路开环差模增益为23.83 dB,开环带宽为0.4kHz,单位增益带宽为3.55 kHz和相位裕度为94.03度,输出电压摆幅为1.44 V,输入电压摆幅为60 mV。因此,可采用共源级交叉耦合放大电路结构设计高性能的全N型MO TFT运算放大电路。为提高MOTFT放大电路的开环电压增益,设计了一个由共源级交叉耦合运算放大电路、差分转单端输出缓存电路和单端输入的共源级放大电路级联的多级运算放大电路,并进行流片和测试。测试结果显示,在15 V电源电压和2.58 V输入共模电平条件下,该电路的开环差模增益为27.70 dB,开环带宽为1.528 kHz,单位增益带宽为37.3 kHz和相位裕度为31.48度,静态功耗为0.137 mW。实验结果表明,多级级联的设计方法能有效提高MO TFT运算放大电路的电压增益和输出电压摆幅。为提高MO TFT运算放大电路的线性度和稳定性,本文在上面的多级运算放大电路结构基础上,提出了一个改进型的多级运算放大电路。仿真结果表明,在共源级交叉耦合运算放大电路的差分输入管的漏极串联一个工作在线性区的晶体管,能提高交叉耦合放大电路的线性度;采用密勒补偿的方法能增大多级运放的相位裕度,提高运放稳定性。