Virtuoso IC618-10uA电流基准的二级Miller补偿运放电路设计-Toy模板网

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10uA电流基准的二级Miller补偿运放电路设计

一、放大器的设计

以带隙电路中的放大器为例，其主要作用是使两个输入点的电平相等，所以只要增益足够就可以了，另外为了防止振荡，相位裕度也要足够，其他指标不是特别重要。下图为放大器提供偏置电流为理想电流源，在实际工艺制造过程中一般做不出理想电流源。
Virtuoso IC618-10uA电流基准的二级Miller补偿运放电路设计
由一个电流镜做负载的差分级和一个共源级结构二级运放电路，PM1、PM2作为第一级运放的差分输入，NM0、NM1以电流镜负载作为第一级运放的负载端，PM0为电流沉为第一级运放的差分输入提供偏置电流；NM2为第二级放大，PM3为第二级放大的负载端，采用共源级接法。C0为密勒电容，将主次极点分离，可增大相位裕度。

二、启动+电流基准电路

在二级运放的设计过程中，为使相位裕度达到指标要求，需要利用频率补偿。此次采用的是 RC 密勒补偿，将把运放的输入极点往低频处推，而且将引入一个零点。通过计算，可以调整电阻 R 的取值，将零点移到左半平面，而且使零点略大于单位增益带宽，使得运放的相位裕度得到提高。
Virtuoso IC618-10uA电流基准的二级Miller补偿运放电路设计

总体电路如下：
Virtuoso IC618-10uA电流基准的二级Miller补偿运放电路设计

分析

运放分析

上面已经介绍二级运放的构造，就不在过多叙述。右半部分为二级运放，采用RC密勒补偿，用工作在线性区的NMOS管代替电阻，负载电容与补偿电容满足C=0.22CL.

电流基准源

紧挨着二级运放电路为一个10ua的电流基准源为整个电路提供偏置，电流的大小利用MOS管上的压差作用在电阻上产生与电源无关的电流。为了得出一个对 VDD不敏感的解决方法，要求基准电流 IREF与输出电流 IOUT镜像，暂时不考虑沟道长度调制效应所引起的问题，也就是 VDS对电路的影响，利用在电阻 RS在失配NMOS电流镜结构源极产生电压差 V得到了一个与电源电压 VDD无关的输出基准电流，其温度特性与电阻 RS和 MOS 管的工作情况有关。（该方法并非为最优方案，未考虑沟道长度调制效应）
电流基准电路存在一个弱的正反馈环路，并且整个系统的 PSRR 较低，输出基准电流随电源电压变化较大。为了提高电源抑制比，再增加一路电流镜结构电路，使反馈回路增大。作用在电阻上的压差利用两电阻的串联形式，弥补工艺上制造的差异，进而得到准确需要的阻值。

启动电路

左半部分为启动电路，利用反相器+NMOS导通来实现。具体工作如下：防止出现“简并点”，也就是电流镜结构中出现零电流的情况，当检测到零电位时，反相器输出高电位，此时末尾处NMOS管导通工作，并带动NMOS结构电流镜工作，并且不会出现低电位现象。为保证反向器正常工作，利用二极管连接的PMOS来进行降低电位的操作。