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半导体技术2025年第06期:一种基于数字修调的高精度运算放大器

来源:期刊VIP网 时间:


作者:张益翔;李文昌;阮为;贾晨强;张子欧;张天一;刘剑;

单位:中国科学院半导体研究所固态光电信息技术实验室;中国科学院大学;中国科学院半导体研究所半导体芯片物理与技术全国重点实验室;

摘要:设计并实现了一款基于数字修调技术的高精度运算放大器,其整体电路包括偏置电路、放大器电路、数字修调电路及静电放电(ESD)保护电路。放大器的输入差分对管工作在亚阈值区,偏置电流设计为正温度系数(PTAT)电流,使得放大器输入级具有恒跨导。提出了一种失调电压修调结构,通过共模检测模块判断产生失调的差分对管,并由熔丝阵列控制数模转换模块产生对应的补偿电流,实现对差分对管电流的精确补偿,并有效减小失调电压。通过设计修调结构产生的失调补偿电流的温度系数,能够使失调电压具有更低的温漂。电路采用0.18μm CMOS工艺设计及流片,实测结果显示当电源电压为5 V时,修调后的输入失调电压均值为-1.8μV,失调电压最大为36μV,-55~125℃范围内的失调电压温漂最大为0.35μV/℃。

关键词:运算放大器;;高精度;;数字修调技术;;温度补偿;;CMOS工艺