基于跨導放大器的電流模式積分單元的設計

此電路在第一級采用共源共柵結構M1～M11，相比基本的兩級放大器可以提高增益，并克服了套筒式結構的輸入范圍窄的缺點。輸入采用PMOS折疊式差分輸入結構，輸入共模范圍可以非常寬，甚至可以低于底電壓。同時第2級放大結構的存在，輸出范圍可以達到全擺幅。設計中此電路采用差轉單的結構將輸出轉換為單端輸出，這樣給電路增加了一個鏡像極點，但是與此同時帶來的零點共同作用使得其極點的影響可以忽略。并且電路中為了增加電路穩定性，提高相位裕度，減小非零主極點的影響，還進行了米勒電容的頻率補償。將米勒電容Cc接在第1級共柵輸入端和和第2級輸出段之間這樣在反饋通路上存在一個共柵結構，消除了頻率補償原本因前饋同路而帶來的零點。
電路采用PTAT基準電流源，電路如圖5所示。整個電路通過手工計算推導，然后采用計算機進行仿真，微調電路參數。最終所得到的OTA放大器在負載為5 pF的開環增益為81．3 dB，無偏置情況下的功耗僅為607μW。輸出電壓范圍為0．2～1．6 V，基本實現全擺幅的輸出。輸出電壓為SR>5V／μs。