低功耗低压 CMOS 运算放大器设计

本文提出了一种 CMOS 运算放大器，该运放采用 0.8 微米工艺，在 2V 电源电压和 1微安 输入偏置电流下工作，利用了 MOS 晶体管的非传统工作模式，且其输入依赖于偏置电流。MOS 晶体管在亚阈值区的独特特性不仅允许设计人员在低输入偏置电流下工作，还允许在低电压下工作。在弱反型区工作会导致低功耗，但动态范围会下降。当 MOS 晶体管在中等反型区工作时，可在功耗和动态范围之间实现最佳平衡。通过在具有两个电流减法器的差分对输入晶体管中使用反馈环路，应用依赖于输入的偏置电流，进一步降低了功耗。与已报道的 0.8 微米工艺下的低功耗低压运放相比，该运放具有极低的待机功耗和较高的驱动能力，并在低电压下工作。该运放面积相当小（0.0084 mm 2），且压摆率高于已报道的 0.8 微米工艺下的其他低功耗低压运放 [1,2]。Vittoz 等人 [3] 报道指出，可以通过自适应偏置技术提高压摆率，并通过在弱反型区工作来降低功耗。虽然实现了较低的功耗，但电路所需面积非常大，且速度过小。因此，在中等反型区工作是较好的解决方案。此外，在亚阈值区工作不仅允许更低的功耗，还能实现更低电压的工作。