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轨到轨低功耗差分运算放大器设计

Design of Rail-to-Rail Low Power
Consumption Operational Amplifier





学科专业： 电子与通信工程
研 究 生： 许志颖
指导教师： 张为 副教授
企业教师： 陈育浩




天津大学电信学院
二零零八年十二月
独创性声明

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签字日期： 年 月 日 签字日期： 年 月 日
摘 要

本文讨论了模拟电路设计者所面临的一些关于低功耗方面的问题，并对实现
低功耗的设计方法进行了分析。本论文基于 工艺，采用单电源电压
（Vdd＝），设计了一个恒定跨导Rail-to-Rail 输入、AB 类输出的工作在亚
阈值区的低功耗运算放大器。运算放大器采用一个电流开关和一个电流镜并且结
合工作在亚阈值区的互补差分对来保证输入级的恒定跨导。输出级采用低电压下
的 AB 类控制输出级，从而使得整个运算放大器的功耗降低。偏置电路的基准电
流是由一个与电源无关的“自举”偏置电路提供的。本文所设计的运算放大器基
本满足 Rail－to－Rail 输入,并且功耗较低，达到预期目标。

关键词：低功耗；亚阈值区；Rail-to-Rail；AB 类输出；CMOS
ABSTRACT

This paper studied some problems about low power which the analog circuit
designer faced to, and analyzed the approaches for achieving low power. This paper
basing on the um CMOS techniques , adopting only one power supply
(Vdd=) ,designs a invariable Gm Rail-to-Rail input stage, AB output stage
working in the sub-threshold low power operation amplifier. Operation amplifier is
adopted a current switch and a current mirror and difference pair that works in the
sub-threshold to assure the invariable input stage’s Gm . Outpu