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200 ×10…6
= =91。6
2
…6 100 1/ 2
110×10 …1。5 ＋2。5 …0。75
110×35。9
我们必须检查S4 和S5 是否足够大以满足最大输入共模电压。2。5 的最大输入共模电压
要求：
2I
S S 4
= ≥
4 5 2
K ＇V Vin V ＇
'× （最大） ＋
P DD T 1
2 ×125uA
= =10。2
50 ×10…6 uA / V 2 （0。7V）2
此值远小于 80。实际上，当S4=S5=80 时，最大输入共模电压是 3V。最后，得出S12
为：
125
S = S =114。53
12 3
100
功耗是：
（ ）
P =5V 125uA ＋125uA ＋125uA =1。875mW
diss
小信号电压增益需要用以下的值来估算：
S4，S5，S13，S14：g m = 2 ×125×50 ×80 =1000uS 和
g ds =125×10…6 ×0。05 =6。25uS
S6，S7：g m = 2 ×75 ×50 ×80 =774。6uS 和g ds =75 ×10…6 ×0。05 =3。75uS
g m = 2 ×75 ×110×36。36 =774。6uS
S8，S9，S10，S11：
g ds =75 ×10…6 ×0。04 =3uS
和
S1，S2：g mI = 2 ×50 ×110×35。9 =628uS 和 g ds =50 ×10…6 ×0。04 =2uS
于是得出：
1 1
R9 ≈g m9 Rds 9 Rds 11 =（774。6uS ） =86。07MΩ
3uS 3uS
134
…………………………………………………………Page 583……………………………………………………………
1 1 1
R ≈（86。07MΩ） （774。6uS ） =19。04MΩ
3。75uS 2uS 6。25uS
R9 （g ds 2 ＋g ds 4 ） 86。07MΩ（2uS ＋6。25uS ）（3。75uS ）
k = = =3。4375
g m 7 rds 7 774。6uS
小信号、差模输入电压增益是：
2 ＋k 2 ＋3。4375 …3 …6
Avd =（ ）g mI R =（ ）0。628 ×10 ×19。40 ×10 =7464V / V
2 ＋2k 2 ×4。4375
该增益大于指标的要求，但这应该是允许的。
用共源共栅结构的运算放大器可以使设计者优化二阶性能指标，这一点在传统的两级
运算放大器中是不可能的。特别是共源共栅技术对提高增益、增加PSRR值和在输出端允许
自补偿是有用的。这种灵活性允许在CMOS工艺中发展高性能无缓冲运算放大器。目前，这
样的放大器已被广泛用于无线电通信的集成电路中。
13。4 折叠共源共栅运算放大器的仿真
在现代IC的设计过程中，电路的计算机仿真起着重要的作用。通过我们对上面电路的
分析及介绍，随着人们对半导体器件工作过程的本质认识，己经建立起了对电路工作过程
模拟的越来越精确的模型。与特定工艺提供的仿真模型参数相结合，使得电路仿真结果愈
来愈与实际芯片的最后测量参数值相符合，这就大大节约了芯片的设计、制造成本，为现
代IC 设计的快速、方便、精确提供了一条捷径。
EX 11。1 CASCODE OP AMPS
。option post=2 numdgt=7 tnom=27
*VIN＋ 1 0 DC 0 pwl（0 …1 10n …1 20n 1 1u 1 1。01u …1 2u …1 2。01u …。1 3u …。1
3。01u 。1
*＋4u 。1 4。01u …。1 5u …。1）
VIN＋ 1 0 DC 0 ac 1
VNI 2 0 dc 0 ac 0
VDD 3 0 DC 2。5
VSS 0 4 DC 2。5
CL 5 0 10PF
X1 1 2 3 4 5 OPAMP
。SUBCKT OPAMP 1 2 3 4 5
m1 8 1 6 4 NMOSl l=1u w=35。9u
m2 9 2 6 4 NMOSl l=1u w=35。9u
m3 6 7 4 4 NMOSl l=1u w=91。6u
m4 8 11 3 3 PMOSl l=1u w=80u
m5 9 11 3 3 PMOSl l=1u w=80u
135
…………………………………………………………Page 584……………………………………………………………
m6 13 12 8 8 PMOSl l=1u w=80u
m7 5 12 9 9 PMOSl l=1u w=80u
m8 14 13 15 4 NMOSl l=1u w=36。36u
m9 5 13 16 4 NMOSl l=1u w=36。36u
m10 15 14 4 4 NMOSl l=1u w=36。36u
m11 16 14 4 4 NMOSl l=1u w=36。36u
m12 12 7 4 4 NMOSl l=1u w=114。53u
m13 11 12 10 10 PMOSl l=1u w=80u
m14 10 11 3 3 PMOSl l=1u w=80u
R1 11 12 2K
R2 13 14 2K
VBIAS 7 0 …1。6
。MODEL NMOSl NMOS VTO=0。70 KP=110U GAMMA=0。4 LAMBDA=0。04 PHI=0。7
＋MJ=0。5 MJSW=0。38 CGBO=700P CGSO=220P CGDO=220P CJ=770U CJSW=380P
＋LD=0。016U TOX=14N
。MODEL PMOSl PMOS VTO=…0。7 KP=50U GAMMA=0。57 LAMB