
两级运算放大器设计是现代集成电路设计中的重要课题之一,它在各种电子设备中扮演着关键的角色
。本文将围绕着 cadence 电路设计工具和 tsmc18 工艺展开讨论,详细介绍了低频增益、相位裕度
、单位增益带宽积 GBW 和压摆率等重要参数的设计考虑和优化方法,并通过原理图和仿真状态演示了
其工作原理。此外,本文还通过版图设计和 DRC LVS 验证,确保了所设计的运算放大器能够在实际
制造过程中得到良好的性能。
在进行两级运算放大器设计之前,首先需要了解 cadence 电路设计工具的功能和使用方法。
cadence 是一款广泛应用于集成电路设计的软件,它提供了强大的设计和仿真功能,能够帮助工程师
们进行复杂电路的设计与验证。对于两级运算放大器的设计来说,cadence 的相关功能和工具十分重
要,可以帮助工程师们实现设计参数的优化和性能的评估。
针对 tsmc18 工艺的选择,它是一种常用的 CMOS 工艺,具有较好的性能和可靠性。在两级运算放大
器设计中,工艺的选择对性能和功耗等方面有着直接影响。tsmc18 工艺的特点包括低功耗、高集成
度和较高工作频率等,非常适合用于设计高性能的运算放大器。通过使用 tsmc18 工艺,可以在提供
较高的低频增益、相位裕度和单位增益带宽积的同时,保证运算放大器的压摆率达到 116V/us 的设
计要求。
低频增益是运算放大器设计中的一个关键指标,它反映了放大器在低频范围内的放大能力。在本设计
中,通过合理的电路结构和参数选择,成功地实现了 87dB 的低频增益。通过对电路的优化和仿真,
确保了低频增益的稳定性和可靠性,使得运算放大器能够在不同工作条件下达到一致的放大效果。
相位裕度是判断运算放大器稳定性的重要参数之一,它反映了放大器在不同频率下的相位保持能力。
在本设计中,相位裕度达到了 80,表明运算放大器具备较好的相位稳定性。通过设计合适的频率补偿
电路和相位裕度增强电路,成功地实现了相位裕度的优化,为运算放大器提供了更好的性能和稳定性
。
单位增益带宽积 GBW 是衡量运算放大器带宽和增益性能的重要指标之一,它是运算放大器的截止频率
和增益之积。在本设计中,通过合理的电路结构和参数优化,成功地实现了 30MHz 的单位增益带宽积
。通过仿真和分析,验证了单位增益带宽积的稳定性和可靠性,使得运算放大器能够在设计要求的工
作频率范围内提供稳定的放大性能。
压摆率是运算放大器的响应速度指标,它反映了运算放大器对输入信号变化的敏感程度。在本设计中
,通过适当的电路结构和参数调整,成功地实现了 116V/us 的压摆率。通过电路仿真和分析,验证
了运算放大器对快速变化信号的高速响应能力,为运算放大器的多样化应用提供了良好的基础。
最后,在两级运算放大器的设计过程中,除了对电路参数进行仿真和优化以外,还需要进行版图设计
和 DRC LVS 验证。版图设计是将原理图转化为实际电路的过程,需要考虑电路的布局和连线,以确
保电路的良好性能和可靠性。DRC 和 LVS 是对版图的两种验证方法,DRC 验证主要检查版图与工艺规