采样保持电路中全差分运算放大器的设计
摘要：本文设计了一种全差分运算放大器，对运算放大器的AC 特性和瞬态特性进行了仿真分析和验证。该运放采用折叠式共源共栅结构、开关电容共模反馈（SC-CMFB）电路以及低压宽摆幅偏置电路，以实现在高稳定下的高增益和大输出摆幅。在Cadence环境下，基于CSMC 0.6um 工艺模型，进行了仿真分析和验证。结果表明，运算放大器满足设计要求。
1 引 言
运算放大器是许多模拟系统和混合信号系统的一个完整部分，伴随着每一代CMOS工艺，由于电源电压和晶体管沟道长度的减小，为运算放大器的设计不断提出新的挑战。在采样保持电路的设计中，运算放大器是最关键的模块之一，其带宽，摆率，增益，噪声，失调等性能直接决定了采样保持电路模块的速度，精度等性能。
2 折叠共源共栅结构
运算放大器采用折叠共源共栅结构，采用NMOS 输入差分对MN1和MN2。MN0 为输入差分对的尾电流源，向MN1 和MN2 提供直流偏置。MP1和MP2为电流源，向输入管和共源共栅管提供直流偏置。MP3和MP4为共源共栅管，用来提高运算放大器的增益。MN3，MN4，MN5和MN6是共源共栅电流镜负载，采用共源共栅结构可以提高输出阻抗。
与套筒式结构相比，折叠共源共栅结构放大器输出摆幅增大了一个过驱动电压，另外较大的共模输入范围是我们选择折叠共源共栅结构的主要原因。
3 开关电容共模反馈（CMFB）电路
由于采用全差分结构，而在高增益的全差分运算放大器中，输出共模电平对器件的特性和适配相当敏感，而且不能通过差模反馈来达到稳定，因此设计时增加了共模反馈电路模块，来稳定输出共模电平。共模反馈电路如图2 所示。共模反馈电路与主运放的连接如图1 所示。
