模拟集成电路设计跨导运算放大器OTA

设计一个跨导运算放大器OTA，电源电压为3.3V，OTA的负载电容为2pF，要求所设计的OTA达到如下性能指标：低频增益 > 40dB（@100Hz），增益带宽积GBW > 10MHz。包含计算过程

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两级跨导放大器（OTA）设计思路
可以借鉴下
https://blog.csdn.net/MSJqm/article/details/127897550

按以下步骤进行（如若需要改进请留言）

  1. 确定OTA的电路拓扑

跨导运算放大器OTA可以采用两级共源共栅（CS-CG）架构，因为这种架构具有良好的增益和带宽特性。在这种架构中，第一级是共源（CS）放大器，第二级是共栅（CG）放大器。CS-CG架构将输入信号从源极引入，经过共源放大器放大，再经过共栅放大器输出，具有很高的输入阻抗和输出阻抗，适合用于带负载的应用。因此，我们可以采用CS-CG架构来设计OTA。

  1. 确定OTA的工作点

在确定OTA的工作点时，我们需要考虑到电路的放大性和线性度。为了满足低频增益大于40dB的要求，我们需要设置合适的工作点。在这里，我们可以使用微分对数放大器（DLC）的方式来设置OTA的工作点，这可以确保OTA的输入具有合适的共模电平。

  1. 确定OTA的放大器参数

为了满足增益带宽积GBW大于10MHz的要求，我们需要确定OTA的放大器参数，包括放大倍数、带宽和增益等。放大器的带宽可以通过增加晶体管的负载电容来实现。由于负载电容为2pF，我们可以选择晶体管的负载电阻为500欧姆，这样可以得到一个带宽为10MHz的OTA。

接下来，我们可以按照以下步骤具体设计OTA：

  1. 确定晶体管的类型和数量

为了实现高增益和带宽，我们可以选择高频增益较高的MOSFET晶体管，例如BS170。对于CS-CG架构，我们需要两个晶体管，一个用于CS放大器，一个用于CG放大器。

  1. 确定电路的工作点

我们可以通过微分对数放大器（DLC）的方式来设置OTA的工作点。在这里，我们设置OTA的偏置电压为1.65V，采用相应的电阻分压网络来实现。

  1. 确定晶体管的极点和带宽

为了实现10MHz的带宽，我们可以选择合适的负载电容和负载电阻。在这里，我们选择2pF的负载电容和500欧姆的负载电阻，以实现所需的带宽。

  1. 确定电路的增益和放大倍数

为了实现低频增益大于40dB的要求，我们可以通过合适的电阻和负载电容来调整OTA的放大倍数。在这里，我们可以选择合适的电阻和电容来实现40dB的增益。

  1. 进行电路仿真和优化

设计完成后，我们可以使用电路仿真工具对OTA进行仿真，检查其性能是否符合要求。如果需要，我们可以通过改变电路参数并进行优化，以进一步提高OTA的性能。

总之，要设计一个满足指定要求的跨导运算放大器OTA，需要进行仔细的电路设计和参数调整。通过以上步骤，可以得到一个满足低频增益大于40dB、增益带宽积GBW大于10MHz的OTA。