طراحی تقویت کننده عملیاتی CMOS با بهره بالابا تکنولوژی 0.35µm

تقویت کننده های عملیاتی عنصراساسی بسیاری از سیستم های آنالوگ و دیجیتال هستند.آپ امپ های با درجات متفاوتی ازپیچیدگی برای تحقق کارهای مختلف از تولید بایاس DC گرفته تا تقویت سرعت بالا و یا فیلترکردن بطورگسترده استفاده می شوند.کوچک تر شدن طول کانال و کاهش ولتاژ تغذیه در هر نسل در فناوری CMOS ، طراحی آپ امپ را همواره باچالش روبرو کرده است. آپ امپ را یک تقویت کننده تفاضلی با بهره بالا تعریف می کنیم یعنی مقداری که برای کاربردهای با بهره 10 تا 105 مناسب باشد از آنجائیکه آپ امپ ها معمولا برای پیاده سازی سیستم های فیدبک دار استفاده می شوند، بهره حلقه باز آنها مطابق با دقت لازم در سیستم مدار بسته انتخاب می شود. امروزه طراحی آپ امپ با این شناخت پیش می رود که سازش بین پارامترها نهایتا به یک مصالحه چند بعدی در کل پیاده سازی نیاز دارد، و مستلزم دانستن مقدار مناسب هر پارامتری است که باید در طراحی بدست آید.اگر سرعت مهم و بحرانی است در حالی که خطای بهره اهمیتی ندارد، توپولوژی طوری انتخاب می شود که پارامتر اول را برآورده سازد در حالی که ممکن است دومی فدا شود. بهره حلقه باز یک آپ امپ دقت سیستم فیدبک داری را که آپ امپ در آن بکار رفته است را مشخص می کند، متناسب با کاربرد ممکن است که بهره مورد نیاز تا چهار مرتبه بزرگی تغییر کند. برای مصالحه بین چنین پارامترهایی مانند سرعت و سوئینگ ولتاژ خروجی باید حداقل بهره موردنیاز را بدانیم. در این مقاله تقویت کننده عملیاتی CMOS در تکنولوژی 0.35µm به صورت کسکود به منظور رسیدن به بهره بالا در نرم افزار Hspiseطراحی شده است. کسکود کردن بهره را افزایش می دهد ولی سوئینگ خروجی در عوض محدود می شود. در این طراحی دوترانزیستور درایورهای ورودی بوده و دو ترانزیستور به عنوان بار فعال منبع جریانی عمل می کنند، مقاومت خروجی بالای این طبقه گین بالایی برای این طبقه فراهم می کند. ترانزیستورهایی که برای کسکود کردن ترانزیستورهای ورودی و ترانزیستورهای بار فعال به کار گرفته شده اند سبب بالا بردن مقاومت خروجی مدار و درنتیجه گین بالایی برای کل مدار تقویت کننده حاصل خواهد شد. حداکثر توان مصرفی باید5mw ، مقدار بهره برابر با 2143.3 و ولتاژ بایاس برای ترانزیستورها 1.6 ولت می باشد.

Keywords:

تقویت کننده عملیاتی , بهره , توان مصرفی , cmos , کسکود