余量增益单元测试平台下高增益运算放大器设计

薄鹏; 宋树祥; 岑明灿

doi:10.13624/j.cnki.issn.1001-7445.2025.0083

广西大学学报（自然科学版） ›› 2025, Vol. 50 ›› Issue (01) : 83 -93. DOI: 10.13624/j.cnki.issn.1001-7445.2025.0083

余量增益单元测试平台下高增益运算放大器设计

薄鹏, 宋树祥, 岑明灿

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摘要

余量增益单元(MDAC)中运算放大器性能直接决定MDAC建立速度、建立精度和功耗，且随着对MDAC性能要求的提升，对运放的增益、带宽、相位裕度和功耗的要求也变得更加严格。然而，目前运放的设计及测试与应用是相对独立的，设计出的运放在实际应用中存在可靠性与准确性问题，同时针对性调整时还面临测试反馈周期长等问题。本文搭建无采样保持电荷分享型MDAC测试平台，该平台实现了运放设计、测试与应用的一体化，从而提升了运放在实际应用中的准确性和可靠性。设计了带增益提升(Gain-boost)技术的Cascode补偿两级全差分运算放大器结构，通过增益提升技术提升整体运算放大器增益，引入Cascode补偿技术提供了更高频的次级点并抵消了高频零点来保证运放稳定性。采用TSMC180 nm工艺，仿真结果显示运放开环增益为127 dB,单位增益带宽为1.733 GHz, 1 000次蒙特卡洛仿真下MDAC建立时间平均值为2.5 ns,建立精度平均值为101 dB,最大功耗为1.77 mA。