低電圧CMOSオペアンプ設計
講師：
大阪大学大学院 教授 谷口 研二
収録時間：
約6時間2分
セット内容：
CD-ROM 2枚
定価：
10,500円（本体10,000円+税）
概要
システムLSI時代を迎え、半導体技術の超微細化技術、超高集積デジタル技術で高度なシステムが半導体チップで実現されてきています。それにともなって電源電圧の低電圧化が進行し、システムを構成するアナログ回路の低電圧化が課題となっております。 本講座はこのような背景のもとに、大阪大学 谷口教授が東京・大阪で講義された内容を収録、編集したものです。 本講座はこのような時代の要請に応えるもので、企業技術者、大学研究者、大学院生の皆様に、お勧めする自習教材です。
収録目次
第1章 予備知識の整理
1.1 増幅回路の基礎
MOSFETの基本動作特性
出力抵抗と相互コンダクタンス
まとめ
各種MOS回路
差動増幅器の利点
差動入力電圧増幅率
1.2 増幅利得の周波数応答特性
増幅回路の周波数応答
増幅回路の周波数特性
ミラー効果
ソース接地増幅器の周波数特性
電流信号の伝播と出力電圧
フィードフォアードとフィードバック
信号伝播の様子
ソース接地増幅器を例に極と零点を理解する
ソース接地増幅器
極と零点による位相遅れ
1.3 バイアス回路
電流源（基本形）の問題点
理想的な定電流源
出力抵抗を大きくするカスコード電流源
低電圧動作カスコード電流源用バイアス回路
低電圧用カスコード電流源回路
自己バイアスカスコード電流源
さらに出力抵抗を増加させるには
高精度カレントミラー回路
低電圧用利得増強型カスコード電流源
オーバードライブ電圧の低減化
第2章 オペアンプの基本構成
2.1 差動入力段
(1)基本CMOSオペアンプ
オペアンプの基本構造
低電圧動作差動増幅器
差動入力段
差動増幅回路の動作原理
差動入力段
(2)単純差動増幅回路の入力電圧範囲
Rail-to-rail入力差動段にする準備
p-MOS+n-MOS入力方式
Rail-to-rail入力差動段のgm一定化回路
gm 一定化制御方式
電流調整による入力段のgm一定化回路
差動入力段
(3)差動増幅回路の雑音
オペアンプの雑音
ポイント：初段の増幅回路の雑音を低減する
カスコード増幅器の場合
カスコード接続素子が雑音源とならない理由
折返しカスコード増幅器の場合
入力段における雑音
オフセット低減法
2.2 AB級出力段
低電圧用出力バッファ回路
オペアンプの基本構造
出力バッファ回路の分類
A級出力バッファ
B級出力バッファ
AB級出力バッファ
2.3中間利得段
逆相増幅回路
4段カスケード増幅回路の構成
第3章 位相補償:周波数応答特性
3.1安定動作の条件
2段増幅回路の位相補償
2段増幅回路の伝達関数
3.2基礎編(1)
2段構成オペアンプ
極を小さくすることは容易
次段増幅器の利得が一定の場合
次段増幅器の周波数応答を考慮すると
基本CMOSオペアンプ・ボード線上の極とGBW
p1の物理的な意味
p②の物理的な意味
Unity GAIN周波ωuの物理的意味
1段増幅回路のωu
2段増幅回路のωu
位相補償：周波数応答特性
3.2基礎編(2)
周波数特性に影響する零点
零点の原因
零点の消去法
電圧バッファの挿入
電流バッファの挿入
周波数応答特性を調べる
新たな極の発生
零点2個が発生する
カスコード2段増幅回路の周波数応答特性
零点の消去
電流バッファの挿入
AB級出力段からのフィードバック
零点消去法 ミラー容量＋直列抵抗
複数経路ミラー零点消去法
位相補償：周波数応答特性
3.3応用編
多段増幅回路の位相補償法
3段増幅オペアンプ
ネステッドミラー補償
フィードバック型AB級出力段
ネステッド位相補償の問題
マルチパス
零点の発生原因
零点の発生を抑える
4段増幅オペアンプ
実回路に適用すると
各種位相補償のまとめ
ヒナタテクノロジー株式会社
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