低功耗集成多级放大器的设计研究

高增益运算放大器是模拟集成电路的核心模块，是用以实现大多数复杂模拟电路功能的基础。由于工艺尺寸不断减小和低电压供电两种趋势导致了单级甚至两级放大器的增益无法满足需要，因此多级放大器逐渐成为模拟集成电路设计中实现高增益运算放大器的首选。然而，多级放大器的实现存在诸多困难，其中最突出的是在提高多级放大器性能的同时如何降低电路功耗并保证其稳定性。为此，本项目拟提出实现高增益宽带多级放大器的几种具有创新意义的频率补偿方案，以期在提高放大器增益和带宽的同时降低电路的功耗并具备低电压可靠工作的特点。项目申请人在国外攻读博士和在国外公司工作期间，多年专门从事多级放大器的研究并在国际顶级期刊和会议（JSSC、CICC、ESSCIRC）上发表了多篇具创新意义的多级放大器研究论文，其理论分析和实验结果均属国际领先水平。这些研究成果为完成本项目提供了坚实基础。

项目按预定的各年度计划执行与实施，完成了项目所要求的各个年度计划任务。研究并提出了以IAC、IACP为代表的多种新型多级放大器频率补偿结构。这些新型多级放大器频率补偿结构可以明显改善稳定性、增益带宽积和功耗等性能。通过稳定性研究得到了稳定性条件和提高跨导效率并降低功耗的理论依据；应用低电压电路设计理论和技术实现了低功耗集成多级放大器。测试表明这些多级放大器频率补偿结构与电路能够非常好地适用于低功耗与低电压应用。通过FOM指标衡量表明该项目提出并实现的多级放大器结构与电路无论是在小信号性能和大信号性能方面均优于文献提供的其它各类多级放大器。综上，本项目的研究工作圆满达到和完成了本项目的研究目标和任务。. 此外，还在该领域顶级期刊JSSC发表论文“Impedance Adapting Compensation for Low-power Multistage Amplifiers”，论文采纳了比利时鲁汶大学Willy Sansen教授的意见。根据项目的若干成果，设计验证了几款可变增益放大器，LDO、DC—DC和Ｄ类功率放大器。均达到预期效果。发表学术论文数十余篇。申报专利十项，已授权四项。