彭春雨，张伟强，蔺智挺，吴秀龙

(安徽大学集成电路学院，合肥 230601)

1 引言

在过去的几十年里，人们在增益提升（Gainboosing）技术的基础上提出了采用不同的电路拓扑来获得高增益和高带宽的运算放大器（运放）。起初，Gain-boosting 技术的典型应用是在单级套筒式共源共栅（Cascode）结构中[1]，此结构的增益得到了显著的提升，但是由于输出电压摆幅受限，极大地限制了此结构的应用场景。增益提升折叠式运放结构[2-4]随即被提出并被广泛使用，虽然此结构输出电压摆幅得到了扩大，但增益提升有限，并不能满足当下高性能模数转换器的要求。基于折叠式级联的增益提升运放电路[5-8]通过级联的方式进一步提升了运放的增益，但是由于级联数目的增加和寄生电容的原因，此结构存在功耗大和稳定性差的问题。双增益级联提升技术[9-11]可以显著提高增益，同时主运放的电路结构也相对简单，但是辅助运放需要不同的偏置电路，采用此技术也面临功耗过大的问题。可见，在追求高增益、高带宽的同时，要求运算放大器功耗和输出电压摆幅等性能良好是Gain-boosting 技术当下的研究瓶颈。

针对以上问题，本文设计了一款主运放采用宽输入共模范围的全差分折叠式共源共栅运算放大器，该结构在扩大输入电压范围的同时增大了运放的整体输入跨导，从而提高了运算放大器的增益和带宽。采用Gain-boosting 技术，使用三输入管运放作为2 个辅助运放。在主运放带宽不变的条件下，进一步提升了主运放的增益，从而达到了高增益、高带宽的目的。……