[轉錄]Re: [問題] 設計opamp參數的問題

[ihlin ()]

※ [本文轉錄自 Electronics 看板]

作者: cpt (post blue) 看板: Electronics
標題: Re: [問題] 設計opamp參數的問題
時間: Sun Dec 24 00:11:28 2006

※ 引述《jingwoei (jwsu)》之銘言：
: 請問假設我有個opamp，要設計它gm和Rout，
: 進而設計它的電流和W/L、電壓等，
: 請問gm和ro這兩個參數沒有辦法同時滿足想要設計的目標(gm和ro值)，
: 當電流大ro小、gm變大，造成(W/L)的值很難抓，
: 請問有經驗的前輩，如果要設計放大器的gm、ro等參數值，應該如何下手？
: 謝謝大家。

gm = (2Id)/(Vgs-Vth) --------- (1)

ro = 1/(λId) = (Va*L)/(Id) ----- (2)

設計 opamp 的時候, 請先從 output 端開始計算:

1. 根據 slew rate 要求和負載電容大小, 算出輸出級的電流 (Id)

2. 電流決定了, 再根據輸出信號 swing range 看 headroom 夠不夠大
   以此決定 (Vgs-Vth) 的值  (也不要給太小, 不然 MOS 會太大顆)

   -> 此時等於也決定了 gm  --- (1)

3. 決定 (Vgs-Vth) 之後, 用 MOSFET 電流公式, 求得各電晶體 W/L 值

4. 根據 opamp 所需的 gain, 算出 ro 的最小值
   再由 (2) 求得所需的 L 值

上面的每一步計算, 請保留 20% 以上的容錯空間
如此一來, 手算的 W, L 直接丟進去模擬, 結果應該也不會差太多了

不過, 如果你用的製程比較新一點, e.g. 90nm
ro 記算可能誤差會比較大
我看過有人用 curve fitting 求出一組計算λ用的參數
用來做手算結果還是蠻準的
比完全沒算就盲目 tune 電路要快多囉

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作者: ihlin () 看板: comm_and_RF
標題: [轉錄]Re: [問題] 設計opamp參數的問題
時間: Tue Dec 26 02:44:37 2006

※ [本文轉錄自 Electronics 看板]

作者: kk123 (羊出在羊毛身上....罔rm) 看板: Electronics
標題: Re: [問題] 設計opamp參數的問題
時間: Sun Dec 24 09:45:05 2006

※ 引述《jingwoei (jwsu)》之銘言：
: 請問假設我有個opamp，要設計它gm和Rout，
: 進而設計它的電流和W/L、電壓等，
: 請問gm和ro這兩個參數沒有辦法同時滿足想要設計的目標(gm和ro值)，
: 當電流大ro小、gm變大，造成(W/L)的值很難抓，
: 請問有經驗的前輩，如果要設計放大器的gm、ro等參數值，應該如何下手？
: 謝謝大家。

我談談我的設計經驗好了...

Step1. 根據 SR，計算 tail current ； Tail current=SR*(Cc+CL)
       Cc 你可以大概抓 > 0.22 CL（Allen 那本有推導）

Step2. 開始設計 Bias Circuit，用 Mirror 的方式，Mirror 出 Tail Current 值

Step3. 由 UGBW（Unit-Gain-Bandwidth）可算出 Input stage 那兩顆的 gm
       ；gm=2π*UGBW*(CL+Cp)  Cp為輸出端的寄生效應，我大約抓 0.5pF

Step4. 因為有 tail current，又有 Input stage 的 gm，你在 spice file 中
       下 .op 就可以看到電晶體的工作區,current & gm.
       gm不夠的話，就加current或(W/L)

Step5. 如果 Gain 上不去，我大概都從 Tail current 跟最後一路的電流動手腳

Step6. 因為 Cc 如果沒有剛好等於 0.22*CL，就加大一點。如果有 Rz 補償的話，
       用 sweep 的方式去找比較快。Phase Margin 最好是 Design 在 UGBW 對應下來
       在 60度左右。

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推 pow:推以上兩篇
推 cpt:恩 類比設計就是多練多學經驗, 練多了就會有自己習慣的方法了
→ ihlin:經作者同意借轉「通訊原理與射頻電路板」
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