带采保的高速宽带视频运算放大器的研究

摘要

近些年来，随着电子系统的飞速发展，我们在模拟集成电路领域取得了巨大的提升，市场份额也在逐步加大，与行业内传统的ADI、TI等公司的差距正在逐步缩小，也正因为如此，美国在2018年提出了对中兴的制裁，随着该事件地爆发，让我们意识到，在这些代表着科技实力的高精尖核心器件领域，迄今为止，美国仍然占据着霸主地位，其掌握着整个半导体发展的命脉，为了更好地发展自主核心芯片，不再受制于人，要加大力度推进从电路设计到流片生产的全国产化自主可控的进程。 本论文针对上述问题，以视频系统应用中的直流恢复这一细分领域为主要的研究对象，在深入分析当今高速宽带视频运算放大器和采样保持放大器的技术原理的基础上，提出一种基于国内自主工艺设计流片的电路方案，最终通过仿真进行验证，完成电路版图设计。 为了实现高速、宽带的性能，本文拟设计的主运算放大器拟采用电流反馈型的结构，文中将对电流反馈型运放与电压反馈型运放进行对比，并提出采用电流反馈运放的优势，紧接着将对采样保持放大器进行分析和设计，提出采样保持电路的典型结构并对其进行分析，然后提出采样保持放大器的电路设计方案并对其中的关键点进行说明，最后，通过为电路设计合适的偏置和启动电路，与主运算放大器和采样保持放大器相连，外围增加采样电容，搭建一个完整的直流恢复系统，并分析其实现直流恢复功能的具体工作原理。将利用EDA工具，对电路进行单电路模块的仿真和总电路的联调仿真，并与设计预期进行对比。另外，为了达到实现从设计到流片的全国产化的目的，拟基于国内某自主可控的工艺套路进行设计和仿真，该工艺是标准的高速互补双极工艺，其提供全套的器件和仿真模型，特征频率高，可以满足设计需要。利用该工艺提供的标准器件库，对电路进行版图设计，遵循工艺设计规则，同时为了减小电路寄生效应，在版图器件布局时充分考虑对称性和可靠性设计，最终给出该电路的版图设计方案。 该电路采用±5V双电源供电，可实现300MHz的3dB带宽，1500V/μs的转换速率，主要用在如SVGA、NTSC等常见的视频信号处理系统中。

目录

声明

第一章 绪 论

1.1 直流恢复电路在视频系统中的应用

1.2 带采保的高速宽带视频运算放大器的发展现状

1.3 本论文的主要工作及拟达到的设计目标

1.4 本论文的结构安排

第二章 高速宽带运算放大器的研究与设计实现

2.1 概述

2.2 高速宽带运放的典型技术指标与设计难点

2.2.1 高速宽带运放典型技术指标

2.2.2 高速宽带运放设计难点

2.3 电路设计与仿真

2.3.1 工艺的选择

2.3.2 运算放大器的基本电路结构及分析方法

2.3.3 运算放大器反馈方式分析

2.3.4 电路设计

2.3.5 电路测试技术

2.3.6 仿真分析

2.4 本章小结

第三章 采保放大器的研究与设计实现

3.1 概述

3.2 采保放大器的典型电路结构

3.3 电路设计与仿真

3.3.1 工艺的选择

3.3.2 各级电路结构设计

3.3.3 关键点分析

3.3.4 仿真分析

3.4 本章小结

第四章 构建直流恢复系统的联合设计仿真

4.1 直流恢复系统

4.1.1 工作原理

4.1.2关键点分析

4.2 使能电路设计

4.2.1 基准偏置及HOLD端控制电路

4.3 仿真分析

4.4 版图设计

4.5工程化

4.6 本章小结

第五章 结 论

致谢

参考文献

攻硕期间取得的研究成果