一分四功分器 仿真案例

一分四功分器的设计

这个例子教你如何在HFSS设计环境下创建、仿真、分析一个一分四的微带功分器.

图1

一、开始

1。启动Ansoft HFSS

点击微软的开始按钮,选择程序，然后选择Ansoft,HFSS13程序组，点击HFSS13, 进入Ansoft HFSS。

2。设置工具选项

1、设置工具选项

注意:为了与这个例子的后续步骤一致，要对工具选项进行如下设置：

2、选择菜单：Tools > Options 〉HFSS Options

3、HFSS选项窗口

a、点击常规（General）标签

创建边界时使用数据输入条（Use Wizards for data entry when creating new

boundaries）：选勾

复制几何图形的边界（Duplicate boundaries with geometry):选勾

b、点击确定键。

4、选择菜单Tools > Options 〉Modeler Options 。

5、3D Modeler Options模块选项窗口

a、点击Operation 键

曲线自动封闭（Automatically cover closed polylines）:选勾

b、点击Drawing 键

新的原始模型编辑属性（Edit property of new primitives）：选勾

c、点击确定。

3. 打开新工程

1、在HFSS窗口,点击工具条上的,或者选择菜单File > New .

2、从Project菜单选择Insert HFSS Design。

图2

4. 设置求解类型

1. 选择菜单HFSS 〉Solution Type。

2。Solution Type窗口：

1)选择模式驱动（Driven Modal）

2)点击OK按钮。

图3

二、建立3D模型

1。设置模型单位

1。选择菜单Modeler 〉Units 。

2. 设置单位：

a。选择单位毫米（mm）

b. 点击确定

2。设置默认材料

1。在3D模型材料工具栏，选择Select.

图4

2. 选择定义窗口：

a。在通过名称区域输入Taconic TLX （tm)。

b。点击确定。

图5

3。创建衬底

1。创建衬底

1)选择菜单Draw 〉Box 。

在坐标输入区域，输入长方体的位置

X: 0.0 , Y：-60，Z：0。0,点击Enter键.

坐标输入区域，输入长方体的对角位置

dX: 37，dY：120,dZ：0。79，点击Enter键。

2) 设置名称

在性质(Properties）窗口点击Box1选择属性（Attribute）.

在名称（Name ）处输入：Sub1

在透明度(Transparent）选择0。6

点击确定。

2。优化视角

选择菜单：View 〉Fit All 〉All Views。或者按住CTRL+D 键。如图6所示

图6

三、.创建无限接地板

1。创建无限接地板

1)选择菜单Draw > Rectangle

2)在坐标输入区域，输入矩形位置：

X: -30, Y：-72，Z: 0.0，点击Enter键。

在坐标输入区域，输入矩形对角位置：

dX: 92.5，dY: 140, dZ: 0.79，点击Enter键。

2。设置名称

3)在性质（Properties）窗口选择属性(Attribute)。

4)在名称（Name ）处输入:GND

5)在透明度(Transparent)选择0。6

6)点击确定。

3. 优化视角

选择菜单:View 〉Fit All 〉All Views。或者按住CTRL+D 键.如图7所示

图7

4。给无限接地板设置理想电场边界

1）选择路径:

a。选择菜单Edit 〉Select 〉By Name。

b。选择物体对话框：

选择物体名称:GND .

点击OK按钮。

2 ）设置理想电场边界

a. 选择菜单HFSS 〉Boundaries > Assign 〉Perfect E

b. 理想电场窗口

a) 名称：PerfE_GND

b）无限接地板（Infine Ground Plane )选勾

c）点击OK

四、创建贴片

1。创建贴片1

1）选择菜单：Draw > Rectangle

2）在坐标输入区输入矩形位置

X: 0。0，Y: -1。099，Z: 0.79，按Enter键

在坐标输入区属土矩形的对角：

dX：7。479，dY：2.198，dZ：0。0, 按Enter键3）设置名称

在属性（Properties）窗口选择特性（Attribute）键

在名称处输入：Patch1

点击确定键

4)优化视角

选择菜单：View 〉Fit All 〉All Views

2. 创建贴片2

1）选择菜单:Draw 〉Rectangle

2）在坐标输入区输入矩形位置

X: 7。479，Y: 0，Z：0.79，按Enter键

在坐标输入区属土矩形的对角：

dX：1.2, dY: 5。3981，dZ：0。0，按Enter键3）设置名称

在属性（Properties）窗口选择特性(Attribute)键

在名称处输入:Patch2

点击确定键

4）优化视角

选择菜单：View 〉Fit All 〉All Views

3. 创建贴片3

1）选择菜单：Draw 〉Rectangle

2)在坐标输入区输入矩形位置

X: 6。98, Y: 5.3981, Z: 0。79，按Enter键

在坐标输入区属土矩形的对角：

dX: 2.198, dY：21。89, dZ: 0。0, 按Enter键

3）设置名称

在属性（Properties）窗口选择特性（Attribute）键

在名称处输入：Patch3

点击确定键

4）优化视角

选择菜单：View 〉Fit All 〉All Views

4。创建贴片4

1）选择菜单：Draw > Rectangle

2）在坐标输入区输入矩形位置

X：9。178，Y：27。2881，Z：0。79, 按Enter键

在坐标输入区属土矩形的对角：

dX：11，dY：2.198, dZ：0.0，按Enter键

3）设置名称

在属性(Properties）窗口选择特性（Attribute）键

在名称处输入:Patch4

点击确定键

4）优化视角

选择菜单：View > Fit All >All Views

5. 创建贴片5

1)选择菜单：Draw 〉Rectangle

2)在坐标输入区输入矩形位置

X:20。178, Y：28。3881，Z: 0。79, 按Enter键

在坐标输入区属土矩形的对角：

dX:1.4，dY: 11，dZ：0.0，按Enter键

3）设置名称

在属性（Properties）窗口选择特性(Attribute)键

在名称处输入:Patch5

点击确定键

4)优化视角

选择菜单:View 〉Fit All >All Views

6。创建贴片6

1)选择菜单：Draw 〉Rectangle

2)在坐标输入区输入矩形位置

X：19.779，Y：39.3871，Z：0.79，按Enter键

在坐标输入区属土矩形的对角：

dX: 2.198，dY：3.1, dZ：0。0, 按Enter键3）设置名称

在属性（Properties)窗口选择特性（Attribute）键

在名称处输入：Patch6

点击确定键

4)优化视角

选择菜单：View 〉Fit All >All Views

7. 创建贴片7

1）选择菜单：Draw 〉Rectangle

2）在坐标输入区输入矩形位置

X：21。977, Y：42.4871，Z：0。79，按Enter键

在坐标输入区属土矩形的对角：

dX:15.023, dY:2。06，dZ：0.0, 按Enter键

3）设置名称

在属性（Properties)窗口选择特性（Attribute）键

在名称处输入:Patch7

点击确定键

4）优化视角

选择菜单:View > Fit All 〉All Views

图8是7个贴片的视图.

图8

8. 创建贴片8

图9

1）选择菜单：Draw 〉Line

2）将Patch3和Patch4接头处连接起来

将三个顶点以此连接，形成一个封闭的三角形，如图9所示.

3)设置名称

在属性(Properties）窗口选择特性(Attribute）键

在名称处输入：Line1

点击确定键

4）优化视角

选择菜单:View 〉Fit All 〉All Views

9. 创建贴片9

1）选择菜单：Draw 〉Line

2）将Patch6和Patch7接头的地方连接起来

将三个顶点以此连接,形成一个封闭的三角形

在属性（Properties)窗口选择特性(Attribute）键

在名称处输入：Line2

点击确定键

4) 优化视角

选择菜单:View > Fit All 〉All Views

图10

10．组合导体

1）选择菜单中的编辑（Edit）〉选择(Select）〉通过名称（By Name）2）选择对象对话框

a．选择对象名称：依次Patch5,Patch6,Patch7，Line2

注意：用CTRL+鼠标左键可以选择多个对象

b．点击OK按钮

3)选择菜单中的模型（Modeler）>布尔运算(Boolean)>结合（Unite）

图11

组合后的名称为Line2

11. 镜像复制Line2

1) 选择菜单中的编辑（Edit）>选择（Select）>通过名称（By Name）

a．选择对象名称：Line2

b．点击OK按钮

2）选择项目菜单Edit>Duplicate〉Mirror

在坐标输入区输入矩形位置

X：20。178，Y: 28.3881, Z：0.79，按Enter键

在坐标输入区属土矩形的对角：

dX：0.0, dY：—1.1，dZ：0。0，按Enter键

在名称处输入：Patch5_1

点击确定键

12．组合导体

1）选择菜单中的编辑（Edit）〉选择（Select)>通过名称（By Name)

2）选择对象对话框

a．选择对象名称:依次Patch5_1，Patch2,Patch3，Patch4,Line2_1，Line1

注意:用CTRL+鼠标左键可以选择多个对象

b．点击OK按钮

3）选择菜单中的模型(Modeler）>布尔运算（Boolean）>结合（Unite）

组合后的名称为Line1 ,如图13所示

图13

13. 镜像复制Line1

选择组合对象名称：Line1

2）选中组合的图形进行镜像复制

选择菜单中的编辑(Edit）>选择（Select）〉通过名称(By Name）

a．选择对象名称：Line1

b．点击OK按钮

3）选择项目菜单Edit〉Duplicate〉Mirror

在坐标输入区输入矩形位置

X：7.479, Y：0。0, Z: 0。79, 按Enter键

在坐标输入区属土矩形的对角：

dX:0。0，dY：-1.099，dZ：0.0，按Enter键

在名称处输入:Patch5_1

点击确定键

14．组合所有导体

1）选择菜单中的编辑（Edit）>选择（Select）>通过名称（By Name）

2）选择对象对话框

a．选择对象名称：Patch1,Line1_1,Patch5_1_1,

注意：用CTRL+鼠标左键可以选择多个对象

b．点击OK按钮

3）选择菜单中的模型( Modeler）〉布尔运算（Boolean)>结合(Unite）

4）选择菜单：View 〉Fit All >All Views

组合后的图形为Line1_1,如图14所示

图14

五、设置目标为理想电场边界

1.选择目标：

1)选择菜单：Edit > Select 〉By Name

2)选择对象对话框

a、选择对象名称：Line1_1

b、点击确定按钮

2.设置理想电场边界

1)选择菜单HFSS 〉Boundaries 〉Assign > Perfect E

2)理想电场窗口

a、名称:PerfE_Patch1

b、点击确定按钮

六、设置网格线平面

设置网格线平面

1．选择菜单下拉选项:Modeler 〉Grid Plane > YZ

a)创建波端口

建立端口1：

1．选择主菜单下拉选项：Draw 〉Rectangle

2．应用坐标信息框，输入Rectangle的位置坐标

X：0。0,Y：1。099, Z:0。79, 敲“回车”键

应用坐标信息框，输入Rectangle对角的相对位置

dX:0.0，dY:-2.198，dZ：—0.79,敲“回车”键

设置名称

1．在“Properties”窗口,选择“Attribute”选项卡

2。在“Name”项输入:S1

3．点击“OK”按钮

调整视图(to fit the view)

1。选择菜单：View > Fit All 〉All Views

建立端口2：

1．选择主菜单下拉选项:Draw 〉Rectangle

2．应用坐标信息框，输入Rectangle的位置坐标

采用折叠式结构的两级全差分运算放大器的设计

目录 1. 设计指标 (1) 2. 运算放大器主体结构的选择 (1) 3. 共模反馈电路（CMFB）的选择 (1) 4. 运算放大器设计策略 (2) 5. 手工设计过程 (2) 5.1 运算放大器参数的确定 (2) 5.1.1 补偿电容Cc和调零电阻的确定 (2) 5.1.2 确定输入级尾电流I0的大小和M0的宽长比 (3) 5.1.3 确定M1和M2的宽长比 (3) 5.1.4确定M5、M6的宽长比 (3) 5.1.5 确定M7、M8、M9和M10宽长比 (3) 5.1.6 确定M3和M4宽长比 (3) 5.1.7 确定M11、M12、M13和M14的宽长比 (4) 5.1.8 确定偏置电压 (4) 5.2 CMFB参数的确定 (4) 6. HSPICE仿真 (5) 6.1 直流参数仿真 (5) 6.1.1共模输入电压范围（ICMR） (5) 6.1.2 输出电压范围测试 (6) 6.2 交流参数仿真 (6) 6.2.1 开环增益、增益带宽积、相位裕度、增益裕度的仿真 (6) 6.2.2 共模抑制比（CMRR）的仿真 (7) 6.2.3电源抑制比（PSRR）的仿真 (8) 6.2.4输出阻抗仿真 (9) 6.3瞬态参数仿真 (10) 6.3.1 转换速率（SR） (10) 6.3.2 输入正弦信号的仿真 (11) 7. 设计总结 (11) 附录（整体电路的网表文件） (12)

采用折叠式结构的两级全差分运算放大器的设计 1. 设计指标 5000/ 2.5 2.551010/21~22v DD SS L out dias A V V V V V V GB MHz C pF SR V s V V ICMR V P mW μ>==?== >=±=?≤的范围 2. 运算放大器主体结构的选择 图1 折叠式共源共栅两级运算放大器 运算放大器有很多种结构，按照不同的标准有不同的分类。从电路结构来看, 有套筒 式共源共栅、折叠式共源共栅、增益提高式和一般的两级运算放大器等。本设计采用的是如图1所示的折叠式共源共栅两级运算放大器，采用折叠式结构可以获得很高的共模输入电压范围，与套筒式的结构相比，可以获得更大的输出电压摆幅。 由于折叠式共源共栅放大器输出电压增益没有套筒式结构电压增益那么高，因此为了得到更高的增益，本设计采用了两级运放结构，第一级由M0-M10构成折叠式共源共栅结构，第二级由M11-M14构成共源级结构，既可以提高电压的增益，又可以获得比第一级更高的输出电压摆幅。 为了保证运放在闭环状态下能稳定的工作，本设计通过米勒补偿电容Cc 和调零电阻Rz 对运放进行补偿，提高相位裕量！ 另外，本文设计的是全差分运算放大器，与单端输出的运算放大器相比较，可以获得更高的共模抑制比，避免镜像极点及输出电压摆幅。 3. 共模反馈电路（CMFB ）的选择 由于采用的是高增益的全差分结构，输出共模电平对器件的特性和失配相当敏感，而且不能通过差动反馈来达到稳定，因此，必须增加共模反馈电路（CMFB ）来检测两个输出端

等分威尔金森功分器的设计与仿真

摘要 摘要 本文对一个等分威尔金森功分器进行了仿真，分析了功分器的基本原理，介绍了ADS软件基本使用方法，并选择了频率范围：0.9～1.1GHz，频带内输入端 口的回波损耗：C 11>20dB，频带内的插入损耗：C 21 <3.1dB,C 31 <3.1dB，两个输出端 口间的隔离度：C 23 >25dB为设计指标的等分威尔金森功分器。先进行威尔金森功分器原理图的设计，再用ADS软件进行原理图仿真，得出的结论采用理论计算的结果作为功分器参数时，功分器并没有达到所需设计的指标，所以要对功分器的各个参数进行优化。优化后所得到的最佳数据保存以后再进行功分器版图的仿真，各项指标基本达到设计所需的要求。 关键词：仿真，威尔金森功分器，ADS，优化

ABSTRACT ABSTRACT In this paper a power dividers quintiles Wilkinson is simulated, and analyzes the basic principle of power dividers, introduces the basic use ADS software method, and choose the frequency range: 0.9～GHz, frequency band 1.1 input ports C11 > 20dB return loss:, frequency band insertion loss: C21 < 3.1 dB, C31 < 3.1 dB, between the two output port C23 > 25dB isolation ratio: for the design index equal power dividers Wilkinson. First conducts the power dividers Wilkinson schematic design, reoccupy ADS software simulation principle diagram, the conclusion of the theoretical calculation result as parameters when power dividers power dividers did not reach the required design to index, so the power dividers various parameters were optimized. After optimization of the best data preserves received after power dividers again, and all the indexes of simulation territory to meet the design requirements of basic required. Key words：Simulation Wilkinson Power dividers ADS optimization

差分运算放大器基本知识

一．差分信号的特点： 图1 差分信号 1.差分信号是一对幅度相同，相位相反的信号。差分信号会以一个共模信号 V ocm 为中心，如图1所示。差分信号包含差模信号和公模信号两个部分， 差模与公模的定义分别为：Vdiff=(V out+-V out- )/2，Vocm=(V out+ +V out- )/2。 2.差分信号的摆幅是单端信号的两倍。如图1，绿色表示的是单端信号的摆 幅，而蓝色表示的是差分信号的摆幅。所以在同样电源电压供电条件下，使用差分信号增大了系统的动态范围。 3.差分信号可以抑制共模噪声，提高系统的信噪比。In a differential system, keeping the transport wires as close as possible to one another makes the noise coupled into the conductors appear as a common-mode voltage. Noise that is common to the power supplies will also appear as a common-mode voltage. Since the differential amplifier rejects common-mode voltages, the system is more immune to external noise. 4.差分信号可以抑制偶次谐波，提高系统的总谐波失真性能。 Differential systems provide increased immunity to external noise, reduced even-order harmonics, and twice the dynamic range when compared to signal-ended system. 二．分析差分放大器电路 图2.差分放大器电路分析图

T型功分器的设计与仿真.

T型功分器的设计与仿真 1.改进型威尔金森功分器的工作原理 功率分配器属于无源微波器件，它的作用是将一个输入信号分成两个(或多个)较小功率的信号，工程上常用的功分器有T型结和威尔金森功分器。 威尔金森功分器是最常用的一种功率分配器。图1所示的为标准的二路威尔 金森等功率分配器。从合路端口输入的射频信号被分成幅度和相位都相等的两路信号，分别经过传输线Bl和BZ，到达隔离电阻两端，然后从两个分路端口输出，离电阻R两端的信号幅度和相位都相等，R上不存在差模信号，所以它不会消耗功率，如果我们不考虑传输线的损耗，则每路分路端口将输出二分之一功率的信号。 图1威尔金森功分器 但是这种经典威尔金森等功率分配器有几个缺点: 1、大功率应用的时候，要求隔离电阻的耗散功率大因此电阻的体积也会比较大 2、如果功分器应用于较高的频段，波长就会与大功率电阻的尺寸相比拟，这样就需要考虑电阻的分布参数。 3、为了提高功分器性能，就要尽量减小Bl和BZ这两段传输线之间的藕合，因此在实际设计时，要求四分之一波长传输线Bl、BZ之间的距离较大，在低频应用时，由于四分之一波长较长，占用面积还是太大了，此外，四分之一波长传输线Bl、BZ的阻抗较高，因此线宽较细，制板的相对误差更大[24]。为克服这些缺点，本文采用了一种改进型的威尔金森等功率分配器，如图2所示

图2 改进型威尔金森功分器 可以看到，它仅由四段传输线组成，没有隔离电阻。传输线A 、Cl 、CZ 的特 征阻抗均为Z0。传输线B 位于A 和Cl 、CZ 之间，它的电长度为四分之一波长， 特征阻抗为Z0/2。从合路端输入的信号，通过传输线B ，被分成幅度和相位相等的的两路信号，分别经过传输线Cl 和C2到达分路端口一和二，在整个结构中，传输线B 起到了阻抗变换的作用。从传输线A 、B 相接处向左看，输入阻抗为Z0。从传输线B 与C1、C2相接处向右看，输入阻抗为Z0/2。利用四分之一阻抗变换器的原理我们知道，传输线的特征阻抗为2/00Z Z ?，即Z0/2。因此，整个电路处于功率分配与合成时，在中心频点处，三个端口都能匹配良好，没有反射。这种改进型的结构克服了标准威尔金森功分器的一系列缺点，同时由于省略了隔离电阻，所以成本降低，也不存在电阻分布参数的问题，与传统威尔金森功分器相比，减少了一段四分之一波长传输线，另外，构成变换器的四分之一波长传输线B 的特征阻抗较低，线宽较宽，能有效降低制板误差。 2功分器的设计与仿真 通过前面的分析，我们知道改进型威尔金森功分器四段传输线特征阻抗之间 的比例关系。由此可得，传输线A 、C1和C2的特征阻抗均为50Ω，而传输线B 的特征阻抗为352/0=Z Ω 为了实现右旋圆极化，经过C2输出的信号要比经过Cl 的相位超前?90，即Cl 要比C2长λ4/1g (λg 为中心频率所对应的介质波长)。设计的功率分配器 如图3所示，传输线段B 的长度约为λ4/1g ，起阻抗变换的作用。传输线段

全差分运算放大器设计

全差分运算放大器设计 岳生生（200403020126） 一、设计指标 以上华0.6um CMOS 工艺设计一个全差分运算放大器，设计指标如下： ?直流增益：>80dB ?单位增益带宽：>50MHz ?负载电容：＝5pF ?相位裕量：>60度 ?增益裕量：>12dB ?差分压摆率：>200V/us ?共模电压：2.5V (VDD=5V) ?差分输入摆幅：>±4V 二、运放结构选择

运算放大器的结构重要有三种：（a ）简单两级运放，two-stage 。如图2所示；（b ）折叠共源共栅，folded-cascode 。如图3所示；（c ）共源共栅，telescopic 。如图1的前级所示。本次设计的运算放大器的设计指标要求差分输出幅度为±4V ，即输出端的所有NMOS 管的,DSAT N V 之和小于0.5V ，输出端的所有PMOS 管的,DSAT P V 之和也必须小于0.5V 。对于单级的折叠共源共栅和直接共源共栅两种结构，都比较难达到该 要求，因此我们采用两级运算放大器结构。另外，简单的两级运放的直流增益比较小，因此我们采用共源共栅的输入级结构。考虑到折叠共源共栅输入级结构的功耗比较大，故我们选择直接共源共栅的输入级，最后选择如图1所示的运放结构。两级运算放大器设计必须保证运放的稳定性，我们用Miller 补偿或Cascode 补偿技术来进行零极点补偿。 三、性能指标分析 1、 差分直流增益 (Adm>80db) 该运算放大器存在两级：（1）、Cascode 级增大直流增益（M1-M8）;（2）、共源放大器（M9-M12） 第一级增益 1 3 5 11 1357 113 51 3 57 5 3 ()m m m o o o o o m m m m o o o o m m g g g g g g G A R r r r r g g r r r r =-=-=-+ 第二级增益 9 2 2 9112 9 9 11 ()m o o o m m o o g g G A R r r g g =-=-=- + 整个运算放大器的增益： 4 1 3 5 9 1 2 1 3 5 7 5 3 9 11 (80)10m m m m overall o o o o m m o o dB g g g g A A A g g g g r r r r = = ≥++ 2、 差分压摆率 （>200V/us ） 转换速率（slew rate ）是大信号输入时，电流输出的最大驱动能力。 定义转换速率SR ：

(整理)微带功率分配器设计

微带功率分配器设计 1. 功率分配器论述： 1.1 定义： 功率分配器是一种将一路输入信号能量分成两路或多路信号能量输出的器件，也可反过来将多路信号能量合成一路输出，此时也可称为合路器。 1.2 分类： 1.2.1 功率分配器按路数分为：2 路、3 路和 4 路及通过它们级联形成的多路功率分配器。 1.2.2 功率分配器按结构分为：微带功率分配器及腔体功率分配器。 1.2.2 根据能量的分配分为：等分功率分配器及不等分功率分配器。 1.2.3 根据电路形式可分为：微带线、带状线、同轴腔功率分配器。 1.3 概述： 常用的功率分配器都是等功率分配，从电路形式上来分，主要有微带线、带状线、同轴腔功率分配器，几者间的区别如下： （1）同轴腔功分器优点是承受功率大，插损小，缺点是输出端驻波比大，而且输出端口间无任何隔离。微带线、带状线功分器优点是价格便宜，输出端口间有很好的隔离，缺点是插损大，承受功率小。 （2）微带线、带状线和同轴腔的实现形式也有所不同：同轴腔功分器是在要求设计的带宽下先对输入端进行匹配，到输出端进行分路；而微带功分器先进行分路，然后对输入端和输出端进行匹配。下面对微带线、带状线功率分配器的原理及设计方法进行分析。 2．相关技术指标： 2.1 概述： 功率分配器的技术指标包括频率范围、承受功率、主路到支路的分配损耗、输入输出间的插入损耗、支路端口间的隔离度、每个端口的电压驻波比等。 2.2 频率范围： 频率范围各种射频/微波电路的工作前提，功率分配器的设计结构与工

作频率密切相关。必须首先明确分配器的工作频率，才能进行下面的设计。 2.3 承受功率： 在大功率分配器/合成器中，电路元件所能承受的最大功率是核心指标，它决定了采用什么形式的传输线才能实现设计任务。一般地，传输线承受功率由小到大的次序是微带线、带状线、同轴线、空气带状线、空气同轴线，要根据设计任务来选择用何种线。 2.4 分配损耗： 主路到支路的分配损耗实质上与功率分配器的功率分配比有关。如理想的两等分功率分配器的分配损耗是3dB，四等分功率分配器的分配损耗6dB，常以S参数S21的dB值表示。 2.5插入损耗： 输入输出间的插入损耗是由于传输线（如微带线）的介质或导体不理想等因素，及端口不是理想匹配所造成的功率反射损耗，常以S参数S21的dB 值表示。 2.6 隔离度： 支路端口间的隔离度是功分器的另一个重要指标。如果从每个支路端口输入功率只能从主路端口输出，而不应该从其他支路输出，这就要求支路之间有足够的隔离度，如两支路端口2和3的隔离度用S23或S32的dB值表示。 2.7 驻波比: 在入射波和反射波相位相同的地方，电压振幅相加为最大电压振幅Ｖmax ，形成波腹；在入射波和反射波相位相反的地方电压振幅相减为最小电压振幅Ｖmin ，形成波节。其它各点的振幅值则介于波腹与波节之间。这种合成波称为行驻波。驻波比是驻波波腹处的声压幅值Vmax与波节处的声压Vmin幅值之比。驻波比是表示两端口合理匹配的重要指标，因此每个端口的电压驻波比越小越好。 2．设计原理： 2.1 分配原理： 微带线、带状线的功分器设计原理是相同的，只是带状线的采用

全差分套筒式运算放大器设计

全差分套筒式运算放大器设计 1、设计内容 本设计基于经典的全差分套筒式结构设计了一个高增益运算放大器，采用镜像电流源作为偏置。为了获得更大的输出摆幅及差模增益，电路采用了共模反馈及二级放大电路。 本设计所用到的器件均采用SMIC 0.18μm的工艺库。 2、设计要求及工艺参数 本设计要实现的各项指标和相关的工艺参数如表1和表2所示：

3、放大器设计 3.1 全差分套筒式放大器拓扑结构与实际电路 图1 全差分套筒式放大器拓扑结构 图2 最终电路图

3.2 设计过程 在图1中，Mb1和M9组成的恒流源为差放提供恒流源偏置，且M1，M2完全一样，即两管子所有参数均相同。Mb2、M7和M8构成了镜像电流源，M5、M6和M7、M8构成了共源共栅电流源，M1、M2、M3、M4构成了共源共栅结构，可以显著提高输出阻抗，提高放大倍数（把M3的输出阻抗提高至原来的（gm3 + gmb3）ro2倍。但同时降低了输出电压摆幅。为了提高摆幅，控制增益，在套筒式差分放大器输出端增加二级放大。 本设计中功率上限为10mW，可以给一级放大电路分配3mA的电流。设计要求摆幅为3V，所以图1中M1、M3、M5、M9的过驱动电压之和不大于1.8-3/2=0.3V。我们可以平均分配每个管子的过驱动电压。根据漏电计算流公式(1)（考虑沟道长度调制效应），可以计算出每个管子的宽长比。 I D=1 2μn C ox W L (V GS?V TH)2(1+λV DS)(1) 其中，C ox等于ε/t ox，μn和t ox可以从工艺库中查找。 4、仿真结果 经过调试优化之后的仿真结果如以下各图所示： 图3 增益及相位裕度 从图中可以看出，本设计的低频增益达到了74.25dB，达到了预期要求。3dB 带宽为35kHz左右，比较小，可见设计还有改进的余地。 当CL为2pF时，相位裕度： PM=180°+∠βH(ω)=180°?125.5°=54.5° 电源电压为1.8V时，输出摆幅如下图所示，达到了3V。

【原创】南京邮电大学 课程设计 Wilkinson(威尔金森)功分器的设计

南京邮电大学电子科学与工程学院电磁场与无线技术Wilkinson功分器 课题报告 课题名称 Wilkinson功分器 学院电子科学与工程学院 专业电磁场与无线技术 班级 组长 组员 开课时间 2012/2013学年第一学期

一、课题名称 Wilkinson（威尔金森）功分器的设计 二、课题任务 运用功分器设计原理，利用HFSS软件设计一个Wilkinson功分器，中心工作频率3.0GHz。 ?基本要求 实现一个单阶Wilkinson等功分设计，带内匹配≤-10dB，输出端口隔离≤-10dB，任选一种微波传输线结构实现。 ?进阶要求 多阶（N≥2），匹配良好（S11≤-15dB），不等分，带阻抗变换器（输出端口阻抗 不为50Ω），多种传输线实现。 三、实现方式 自选一种或者多种传输线实现，如微带线，同轴线，带状线等，要求输入输出端口阻抗为50Ω，要求有隔离电阻（通过添加额外的端口实现） 四、具体过程 1.计算基本参数 通过ADS Tool中的Linecalc这个软件来进行初步的计算。 在HFSS中选定版型为Rogers RT/duroid 5880 (tm)，如具体参数下图

50Ω微带线计算 得到选取微带线宽度约为0.67mm。 70.7Ω微带线计算 得到选取微带线宽度约为0.34mm，由于微带线电长度与其宽度没有必然联系，所以两个分支微带线的长度根据具体情况进行更改。

2.绘制仿真模型 微带单阶功分器

◆微带参数：w50：阻抗为50Ω的微带线宽度；w2：两分支线宽度； l1，l2，l3，l4：各部分微带线长度； rad1，rad2：各部分分支线长度（即半环半径） ◆在本例中，需要调整的调整关键参数为w2，rad1，空气腔参数随关键参数相应调 整即可。 ◆根据计算，此处的吸收电阻值应该为100Ω，但是在实际情况中，选取97Ω。 微带多阶功分器

HFSS中功分器的仿真与版图

前段时间仿了一下8GHz的wilkison的3dB等功分器，写下一些小心得。 一、切记要将贴片的高度设计在Z=0的高度，否则你转为.dxf时文件并不能打开。 二、功分器的关键参数是1/4波长匹配器，在仿真高度的过程中要通过改变它的长度，来取得合适的S参数。 三、首先要将S12,S13参数基本确定下来，使其位于（-3，-3.3）dB之间; 四、其次将S11,S22,S33调节到S参数在-25dB以下； 五、最后将S23参数调节到-25dB以下即可投入工程应用。 在使用HFSS设计的过程中，如果使用波端口激励，那么端口应该在空气腔的边缘处。如果使用集总参数激励，那么端口应该在空气腔的内部。 第一步：定义变量 第二步：建模 空气腔：airbox 介质：substrate，Rogers4003, 0.508mm 微带线：patch 电阻：R 波端口激励：port1, port2, port3

注意：在直角处要切一刀，否则的话损耗会比较大。 第三步：设置边界及波端口激励 一、边界的顺序是很重要的，在这里，电阻R会与微带线patch重叠，所以应该会设置微带线为perfectE, 之后再设计电阻为RLC。Substrate的底面应该要设为perfectE。Airbox的不与波端口和substrate接触的面应该要设为radiation。 二、波端口积分方向为从Z=-H到Z=7*H，正中间。 第四步：设置求解频率以及扫描频率

第五步：检查是否设计正确 由于我们是预先设定微带线的，所以可以忽略此警告。开始仿真。 第六步：查看仿真结果，若结果不理想，再进行参数扫描。如下图所示： 添加参数扫描范围parametric，查看它的变化规律，仿真出最好的实验结果。得到扫描范围后，可对其进行优化，optimization，得出理想的结果。 第七步：仿真结果如下图所示

电流镜负载的差分放大器设计概要

电流镜负载的差分放大器设计 摘要 在对单极放大器与差动放大器的电路中，电流源起一个大电阻的作用，但不消耗过多的电压余度。而且，工作在饱和区的MOS器件可以当作一个电流源。 在模拟电路中，电流源的设计是基于对基准电流的“复制”，前提是已经存在一个精确的电流源可以利用。但是，这一方法可能引起一个无休止的循环。一个相对比较复杂的电路被用来产生一个稳定的基准电流，这个基准电流再被复制，从而得到系统中很多电流源。而电流镜的作用就是精确地复制电流而不受工艺和温度的影响。在典型的电流镜中差动对的尾电流源通过一个NMOS镜像来偏置，负载电流源通过一个PMOS镜像来偏置。电流镜中的所有晶体管通常都采用相同的栅长，以减小由于边缘扩散所产生的误差。而且，短沟器件的阈值电压对沟道长度有一定的依赖性。因此，电流值之比只能通过调节晶体管的宽度来实现。而本题就是利用这一原理来实现的。

一、设计目标（题目） (3) 二、相关背景知识 (4) 1、单个MOSTFET的主要参数包括： (4) 三、设计过程 (5) 1、电路结构 (5) 2、主要电路参数的手工推导 (6) 3、参数验证（手工推导） (7) 四、电路仿真 (7) 1、NMOS特性仿真及参数推导 (7) 2、PMOS特性仿真及参数推导 (10) 3、最小共模输入电压仿真 (12) 4、电流镜负载的差分放大器特性仿真及参数推导 (14) 五、性能指标对比 (18) 六、心得 (18)

一、设计目标（题目） 电流镜负载的差分放大器 设计一款差分放大器，要求满足性能指标： ● 负载电容pF C L 1= ● V VDD 5= ● 对管的m 取4的倍数 ● 低频开环增益>100 ● GBW(增益带宽积)>30MHz ● 输入共模范围>3V ● 功耗、面积尽量小 参考电路图如下图所示 设计步骤： 1、仿真单个MOS 的特性，得到某W/L 下的MOS 管的小信号输出电阻和跨导。 2、根据上述仿真得到的器件特性，推导上述电路中的器件参数。 3、手工推导上述尺寸下的差分级放大器的直流工作点、小信号增益、带宽、输入共模范围。

全差分运算放大器设计

全差分运算放大器设计 岳生生（0126） 一、设计指标 以上华CMOS 工艺设计一个全差分运算放大器，设计指标如下： 直流增益：>80dB 单位增益带宽：>50MHz 负载电容：＝5pF 相位裕量：>60度 增益裕量：>12dB 差分压摆率：>200V/us 共模电压：(VDD=5V) 差分输入摆幅：>±4V 运放结构选择

运算放大器的结构重要有三种：（a ）简单两级运放，two-stage 。如图2所示；（b ）折叠共源共栅，folded-cascode 。如图3所示；（c ）共源共栅，telescopic 。如图1的前级所示。本次设计的运算放大器的设计指标要求差分输出幅度为±4V ，即输出端的所有NMOS 管的 ,DSAT N V 之和小于，输出端的所有PMOS 管的 ,DSAT P V 之和也必须小于。对于单 级的折叠共源共栅和直接共源共栅两种结构，都比较难达到该要求，因此我们采用两级运算放大器结构。另外，简单的两级运放的直流增益比较小，因此我们采用共源共栅的输入级结构。考虑到折叠共源共栅输入级结构的功耗比较大，故我们选择直接共源共栅的输入级，最后选择如图1所示的运放结构。两级运算放大器设计必须保证运放的稳定性，我们用Miller 补偿或Cascode 补偿技术来进行零极点补偿。 性能指标分析 差分直流增益 (Adm>80db) 该运算放大器存在两级：（1）、Cascode 级增大直流增益（M1-M8）;（2）、共源放大器（M9-M12） 第一级增益 1 3 5 1 1 1 3 5 7 1 1 3 5 1 3 5 7 5 3 ()m m m o o o o o m m m m o o o o m m g g g g g g G A R r r r r g g r r r r =-=-=- +P 第二级增益9 2 2 9 11 2 9 9 11 ()m o o o m m o o g g G A R r r g g =-=-=-+P 整个运算放大器的增益： 4 1 3 5 9 1 2 1 3 5 7 5 3 9 11 (80)10m m m m overall o o o o m m o o dB g g g g A A A g g g g r r r r == ≥++ 差分压摆率 （>200V/us ） 转换速率（slew rate ）是大信号输入时，电流输出的最大驱动能力。 定义转换速率SR ： 1）、输入级： max 1max |2| Cc out DS C C d SR dt I v I C C = = = 单位增益带宽1m u C g C ω= ，可以得到 1m C u g C ω =

功分器的设计原理

设计资料项目名称：微带功率分配器设计方法 拟制： 审核： 会签： 批准： 二00六年一月

微带功率分配器设计方法 1. 功率分配器论述： 1.1定义： 功率分配器是一种将一路输入信号能量分成两路或多路信号能量输出的器件，也可反过来将多路信号能量合成一路输出，此时也可称为合路器。 1.2分类： 1.2.1功率分配器按路数分为：2路、3路和4路及通过它们级联形成的多路功率分配器。 1.2.2功率分配器按结构分为：微带功率分配器及腔体功率分配器。 1.2.2根据能量的分配分为：等分功率分配器及不等分功率分配器。 1.2.3根据电路形式可分为：微带线、带状线、同轴腔功率分配器。 1.3概述： 常用的功率分配器都是等功率分配，从电路形式上来分，主要有微带线、带状线、同轴腔功率分配器，几者间的区别如下： （1）同轴腔功分器优点是承受功率大，插损小，缺点是输出端驻波比大，而且输出端口间无任何隔离。微带线、带状线功分器优点是价格便宜，输出端口间有很好的隔离，缺点是插损大，承受功率小。（2）微带线、带状线和同轴腔的实现形式也有所不同：同轴腔功分器是在要求设计的带宽下先对输入端进行匹配，到输出端进行分路；而微带功分器先进行分路，然后对输入端和输出端进行匹配。

下面对微带线、带状线功率分配器的原理及设计方法进行分析。 2．设计原理： 2.1分配原理： 微带线、带状线的功分器设计原理是相同的，只是带状线的采用的是对称性空气填充或介质板填充，而微带线的主要采用的是非对称性部分介质填充和部分空气填充。下面我们以一分二微带线功率分配的设计为例进行分析。传输线的结构如下图所示，它是通过阻抗变换来实现的功率的分配。 图1：一分二功分器示意图 在现有的通信系统中，终端负载均为50Ω，也就是说在分支处的阻抗并联后到阻抗结处应为50Ω。如上图匹配网络，从输入端口看Ω==500Z Z in ，而Ω==50//21in in in Z Z Z ，且是等分的，所以1in Z =2in Z ，①处1in Z 、②处2in Z 的输入阻抗应为100Ω，这样由①、②处到输出终端50Ω需要通过阻抗变换来实现匹配。 2.2阶梯阻抗变换： 在微波电路中，为了解决阻抗不同的元件、器件相互连接而又不使其各自的性能受到严重的影响，常用各种形式的阻抗变换器。其中最简单又最常用的四分之一波长传输线阶梯阻抗变换器（图2）。它

一分四功分器 仿真案例

一分四功分器的设计 这个例子教你如何在HFSS设计环境下创建、仿真、分析一个一分四的微带功分器. 图1 一、开始 1。启动Ansoft HFSS 点击微软的开始按钮,选择程序，然后选择Ansoft,HFSS13程序组，点击HFSS13, 进入Ansoft HFSS。 2。设置工具选项 1、设置工具选项 注意:为了与这个例子的后续步骤一致，要对工具选项进行如下设置： 2、选择菜单：Tools > Options 〉HFSS Options 3、HFSS选项窗口 a、点击常规（General）标签 创建边界时使用数据输入条（Use Wizards for data entry when creating new boundaries）：选勾 复制几何图形的边界（Duplicate boundaries with geometry):选勾 b、点击确定键。 4、选择菜单Tools > Options 〉Modeler Options 。 5、3D Modeler Options模块选项窗口 a、点击Operation 键 曲线自动封闭（Automatically cover closed polylines）:选勾 b、点击Drawing 键 新的原始模型编辑属性（Edit property of new primitives）：选勾

c、点击确定。 3. 打开新工程 1、在HFSS窗口,点击工具条上的,或者选择菜单File > New . 2、从Project菜单选择Insert HFSS Design。 图2 4. 设置求解类型 1. 选择菜单HFSS 〉Solution Type。 2。Solution Type窗口： 1)选择模式驱动（Driven Modal） 2)点击OK按钮。 图3 二、建立3D模型 1。设置模型单位 1。选择菜单Modeler 〉Units 。 2. 设置单位： a。选择单位毫米（mm） b. 点击确定

全差分运算放大器设计说明

全差分运算放大器设计 岳生生（6） 一、设计指标 以上华0.6um CMOS 工艺设计一个全差分运算放大器，设计指标如下： ?直流增益：>80dB ?单位增益带宽：>50MHz ?负载电容：＝5pF ?相位裕量：>60度 ?增益裕量：>12dB ?差分压摆率：>200V/us ?共模电压：2.5V (VDD=5V) ?差分输入摆幅：>±4V 二、运放结构选择

运算放大器的结构重要有三种：（a ）简单两级运放，two-stage 。如图2所示；（b ）折叠共源共栅，folded-cascode 。如图3所示；（c ）共源共栅，telescopic 。如图1的前级所示。本次设计的运算放大器的设计指标要求差分输出幅度为±4V ，即输出端的所有NMOS 管的,DSAT N V 之和小于0.5V ，输出端的所有PMOS 管的 ,DSAT P V 之和也必须小于0.5V 。对于单级的折叠共源共栅和直接共源共栅两种结构，都比较难达到该 要求，因此我们采用两级运算放大器结构。另外，简单的两级运放的直流增益比较小，因此我们采用共源共栅的输入级结构。考虑到折叠共源共栅输入级结构的功耗比较大，故我们选择直接共源共栅的输入级，最后选择如图1所示的运放结构。两级运算放大器设计必须保证运放的稳定性，我们用Miller 补偿或Cascode 补偿技术来进行零极点补偿。 三、性能指标分析 1、 差分直流增益 (Adm>80db) 该运算放大器存在两级：（1）、Cascode 级增大直流增益（M1-M8）;（2）、共源放大器（M9-M12） 第一级增益 1 3 5 11135711 3 5 1 3 5 7 5 3 ()m m m o o o o o m m m m o o o o m m g g g g g g G A R r r r r g g r r r r =-=-=- +P 第二级增益 9 2 291129 9 11 ()m o o o m m o o g g G A R r r g g =-=-=- +P 整个运算放大器的增益： 4 1 3 5 9 1 2 1 3 5 7 5 3 9 11 (80)10m m m m overall o o o o m m o o dB g g g g A A A g g g g r r r r == ≥++ 2、 差分压摆率 （>200V/us ） 转换速率（slew rate ）是大信号输入时，电流输出的最大驱动能力。 定义转换速率SR ：

功分器的设计

功分器现在有如下几种系列[11]： 1、400MHz-500MHz 频率段二、三功分器，应用于常规无线电通讯、铁路通 信以及450MHz 无线本地环路系统。 2、800MHz-2500MHz 频率段二、三、四微带系列功分器，应用于GSM ／ CDMA/PHS/WLAN 室内覆盖工程。 3、800MHz-2500MHz 频率段二、三、四腔体系列功分器，应用于GSM ／ CDMA/PHS/WLAN 室内覆盖工程。 4、1700MHz-2500MHz 频率段二、三、四腔体系列功分器，应用于PHS/WLAN 室内覆盖工程。 5、800MHz-1200MHz/1600MHz-2000MHz 频率段小体积设备内使用的微带二、三功分器。 这里介绍几种常见的功分器： 一、威尔金森功分器 我们将两分支线长度由原来的4λ变为43λ，这样使分支线长度变长，但作用效果与4λ线相同。在两分支线之间留出电阻尺寸大小的缝隙，做成如图1-1所示结构。 图1-1 威尔金森功分器 二、变形威尔金森功分器 将威尔金森功分器进行变形，做成如图1-2所示结构。两圆弧长度由原来的4λ变为43λ，且将圆伸展开形成一个近似的半圆。每个支路通过2λ传输线与隔离电阻相连，这样做虽然会减小电路的工作带宽，但使输出耦合问题得到了解决，而且可以用于不对称，功分比高的电路，隔离电阻的放置更加容易，且两支路间的距离足够大，在输出口可直接接芯片。

图1-2 变形威尔金森功分器 三、混合环 混合环又称为环形桥路，它也可作为一种功率分配器使用。早期的混合环 是由矩形波导及其4个E-T 分支构成的，由于体积庞大已被微带或带状线环形桥路所取代。图1-3为制作在介质基片上的微带混合环的几何图形，环的平均周长为 23g λ，环上有四个输出端口，四个端口的中心间距均为4g λ。环路各段归一化特性导纳分别为a, b, c ，四个分支特性导纳均为0Y 。这种形式的 功率分配器具有较宽的带宽，低的驻波比和高的输出功率。理论上来说，它的带宽可以同威尔金森功分器相比。混合环功分器相对威尔金森功分器的优点在于，在实际应用中它在高频率上的性能更好一些。 图1-3 混合环 对比以上三种功分器，首先对比威尔金森功分器及变形威尔金森功分器， 变形威尔金森功分器性能与仿真结果相差较大，其原因可能有以下几点：加入两个21波长微带线，引入了T 型接头，使微带线产生不连续性；为了保证两21波长微带线之间的距离正好可以焊接电阻，两微带线均倾斜，使焊接电阻处微带不均匀，另外电阻焊接的非对称性影响了功分器输出两端的功分比[9]。 威尔金森功分器和混合环的插损性能较好，可以满足一般功率合成的要求。在隔离方面，威尔金森功分器隔离较好，混合环的隔离要稍差。 从上述三种功分器分析可以得出：要获得具有良好性能的微波毫米波功分 器，需保证一定的加工精度，对加隔离电阻的功分器，要特别注意选择尺寸较小的电阻，焊接时要求电阻两端对称，且从电阻反面焊接，也可以考虑使用薄膜电阻来实现。这三种功分器都可以串联用作多路功率分配/合成器。 1.3 本课题研究内容 4g λ4g λ4 g λ43g λ对称平面

实验四：功分器(Power Divider)

实验四：功分器（Power Divider ） * 一、实验目的： 1、了解功分器的原理及基本设计方法。 2、用实验模组实际测量以了解功分器的特性。 3、学会使用MICROWAVE 软件对功分器设计及仿真，并分析结果。 二．预习内容： 1、熟悉功率分接的理论知识。 2、熟悉功分器的理论知识。 四．理论分析： （一）功分器的原理: 功分器是三端口网络结构（3-port network ），如图4-1所示。信号输入端（Port-1）的功率为P1，而其他两个输出端（Port-2及Port-3）的功率分别为P2及P3。由能量守恒定律可知P1=P2 + P3。 若P2=P3并以毫瓦分贝（dBm ）来表示三端功率间的关系，则可写成： P2(dBm) = P3(dBm) = P in (dBm) – 3dB 图4-1 功率衰减器方框图 当然P2并不一定要等于P3，只是相等的情况在实际电路中最常用。因此，功分器在大致上可分为等分型（P2=P3）及比例型（P2=K ·P3）两种类型。其设计方法说明如下： （1）等分型： 根据电路使用元件的不同，可分为电阻式、L-C 式及传输线式。 Port-1 P1 Port-3 P3 Port-2 P2

A. 电阻式： 此类电路仅利用电阻设计。按结构可分成Δ形,Y 形，如图4-2(a)(b)所示。 图4-1(a)Δ形电阻式等功分器 图（b ）Y 形电阻式等功分器 其中Zo 就是电路特性阻抗（Characteristic Impedance ），在高频电路中， 在不同的使用频段，电路中的特性阻抗不相同。在本实验中，皆以50Ω为例。此型电路的优点是频宽大、布线面积小、及设计简单，而缺点是功率衰减较大（6dB ）。 理论推导如下: V0 = · ·V1 = ·V1 V 2 = V3 = ·V0 ∴V 2 = V1→20·log[ ]= -6dB B. L-C 式 此类电路可利用电感及电容进行设计。按结构可分成高通型和低通型，如图4-3(a)(b)所示。其设计公式分别为： a.低通型（Low-pass ）： o o o o p o o S f Z C Z L ?=?= ?= πωωω212 其中 fo ——操作频率（operating frequency ） Zo ——电路特性阻抗（characteristic impedance ） Ls ——串联电感（series-inductor ） Cp ——并联电容（shunt-capacitor ） b.高通型（High-pass ）： o o o o S o o p f Z C Z L ?=?= = πωωω 22 其中 fo ——操作频率（operating frequency ） Zo ——电路特性阻抗（characteristic impedance ） V Zo Zo 1 2 3 4 2 3 3 4 1 2 V 2 V 1 P 1 P 2 P 3 Port -2 P 1 P 2 P 3 Port -3 (a) (b)

采用折叠式共源共栅结构实现高速CMOS全差分运算放大器的设计

采用折叠式共源共栅结构实现高速CMOS全差分运算放 大器的设计 “随着数／模转换器（DAC）、模／数转换器（ADC）的广泛应用，高速运算放大器作为其 部件受到越来越广泛的关注和研究。速度和 是模拟集成电路的2个重要指标，然而速度的提高取决于运放的单位增益带宽及单极点特性并相互制约，而 则与运放的直流增益密切相关。在实际应用中需要针对运放的特点对这2个指标要进行折衷考虑。 1运放结构与选择 根据需要，本文设计运算放大器需要在较低的电压下能有大的转换速率、快的建立时间，同时要折衷考虑增益与频率特性及共模抑制比（CMRR）和电源抑制比（PSRR）等性能。 常见的用于主运放设计的结构大致可分3种：两级式（TwoStage）结构、套简式共源共栅（TelescopicCascode）结构及折叠式共源共栅（FoldCascode）结构。两级式结构的第1级可提供高的直流增益，而第2级提供大的输出摆幅。但由于第2级电流很大，故使得运放功耗大大增加，同时由于级联而多产生一个非主极点，速度及带宽都有所降低，需进行频率补偿，这样不仅增加的设计复杂度还会大大影响运放的速度；套简式共源共栅结构由于只有2条支路，功耗为三者 ，频率特性 ，但由于需要层叠多级管子，导致输出摆幅很低，在低电压工作下很难正常工作，并且输入输出端不能短接；而折叠式共源共栅结构的各参数特性介于前两者之间，增益基本与套简式共源共栅相同而低于两级运放，虽为4条支路，功耗及频率特性均远好于两级运

放，输出摆幅大于套筒式共源共栅结构，输入输出可以短接且输入共模电平更容易选取并可接近电源供给的一端电压。经综合考虑，本设计采用折叠式共源共栅结构作为主运放。 2主运放分析 2．1全差分折叠式共源共栅 全差分运放即指输入和输出都是差分信号的运放，其优点为能提供更低的噪声，较大的输出电压摆幅和共模抑制比，可较好地抑制谐波失真的偶数阶项等。虽然NMOS管中载流子迁移率较大，作为输入器件可达到更高的增益，但付出的代价是折叠点上的极点更低而导致相位裕度下降且噪声更大。综合考虑，本设计采用PMOS管为输入管的共源共栅结构。如图1所示，PMOS管M0为偏置电流源，输入管M1，M2将在M0提供的固定偏置电流作用下，将差分输入电压转化为差分电流，经过共源共栅管M5，M6的作用下再产生差分输出电压Vout1与Vout2。而层叠的PMOS对管M7，M8与M9，M10起到了稳定输出电平与提高增益的作用。