衬底驱动轨至轨运算放大器设计

图4运算放大器的幅频特性曲线

　　在运算放大器的两个输入端加相同的信号，做交流小信号分析，测出电路的共模电压增益如图5所示。在低频下，电路的共模增益为-114 dB，结合前面交流小信号分析的结果，可得出电路的共模抑制比为176.1 dB。图6为电压抑制比仿真曲线，低频时，电压抑制比约为-73.8 dB。

图5 共模电压增益

图6 电压抑制比仿真曲线

　　综上仿真结果表明，该衬底驱动运算放大器具有良好的性能。虽然运算放大器的频率带宽和线性度有所下降，但是却能有效避开阈值电压的限制，将电源电压降低到0.8 V，功耗为65.9 μW，同时实现了轨至轨的输入／输出电压范围。在传统的栅驱动轨至轨运算放大器信号通路中存在MOS管阈值电压的影响，因此限制了其在超低电源电压下的应用。

总结：本文通过采用衬底驱动互补差分对电路，有效降低了CMOS模拟集成电路对电源电压的要求，通过改进型前馈式AB类输出级来提高电压的增益，实现了超低压下运算放大器信号放大，获得了-0.36 V～0.39 V的共模输入范围和-0.39 V～0.395 V的输出电压范围。仿真得到该运算放大器具有良好的性能指标，能够有效地驱动阻性负载，且结构简单，适于低压低功耗模拟集成电路应用。