张伟娟，邹伟，徐坤玉

（兰州交通大学 电子与信息工程学院，甘肃 兰州 730070)

0 引言

运算放大器是集成电路中应用最广泛的电路单元之一，它是模拟及数模混合电路中的一个重要模块。近年来随着电子技术的发展，对芯片的性能要求也越来越高，同时对运算放大器在性能上提出了更高要求。对于Rail-to-Rail运算放大器，首先要保证其输入跨导恒定。目前，已有部分技术通过控制输入差分对管的直流偏置电流来控制输入级的总跨导恒定，其中包括均方根电路和三倍电流镜法。另外一种技术是通过使用可调的电平移位和单级差分对来获得恒定跨导，它们通常需要结构相对较复杂的输入级。此外，还有选用齐纳二极管的稳压原理来实现。另一方面，Rail-to-Rail运算放大器要求具有较大的电压摆幅，采用AB类输出可以提高摆幅，通常需要比较复杂的电路[1-2]，同时也降低了电路的电源抑制比(Power Supply Rejection Ratio，PSRR)。

本文所研究的Rail-to-Rail运算放大器的输入跨导随着输入电压的变化而变化。输入级采用了齐纳二极管的稳压原理保证了输入跨导恒定。输出级采用改进的AB类输出级进一步优化了输出级的驱动能力管理和整个电路的压摆率[7]。另外，为了保证系统的稳定性，还设计了频率补偿电路。

1 电路设计

1.1 恒定跨导的输入级

输入级采用NMOS和PMOS并联的差分对输入，这样在电路工作时至少保证一个差分对能正常工作，由此可以满足输入电压的满摆幅，具体电路如图1所示。M1、M4和M2、M3构成了互补双差分输入对，但存在的缺点就是输入级跨导会随输入共模电压的变化而改变。……