BJT运放如何设计和仿真

lwhlwh612 · 发表于 2021-5-27 11:14:20

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最近在研究BCD工艺，接触到了全BJT的运放，但是简单搭了一个BJT的五管差分，发现无论怎么改尺寸和偏置电流，开环增益都只有34dB，在BJT电流镜的发射极串电阻，能够看到Vos明显减小，但是stb仿真的低频开环增益仍然是34dB。

我想问，是我仿真的问题还是电路设计的问题，不太清楚BJT该如何设计运放，我能修改的参数只有M数量和发射结面积(10*10、5*5、2*2)。仿真我是按照MOS运放的bench用stb看的，不知道是否有问题。

wrss20080407 · 发表于 2021-5-27 18:10:53

楼主有没有看一下静态工作点，看看每个bjt的β值是多少。
一般不习惯设计bjt，因为这东西不像cmos那样可以调节w，l，m，只能调节发射极的个数，而且发射极的个数最小值只能到1，不可能是个小数。
但采用的设计方法其实跟cmos类似，都要先确定偏置管。先让bjt的发射极个数为1，的基极-发射极连接可变电压vbe，源极接可变电阻r。根据功耗要求确定偏置电流大小Ib，然后扫描vbe和r，得到bjt的β曲线，在beta大概稳定时，可以确定此时的vbe和r。这就产生了偏置电路。我仿真时vbe一般取0~1V，电阻的范围开始并不确定，只能先从0~100K粗略扫描，然后逐步缩小扫描范围。
确定偏置电路后就好办了，可以像设计cmos那样，简单的设置其它的bjt发射极的个数就可以了。

这只是我个人的做法，重点是确定偏置。我记得当时我遇到的那个电路，偏置电流只有几百纳安，结果电阻很大，整个版图好像只存在电阻似的。

lwhlwh612 · 发表于 2021-5-28 14:13:17

wrss20080407 发表于 2021-5-27 18:10
楼主有没有看一下静态工作点，看看每个bjt的β值是多少。
一般不习惯设计bjt，因为这东西不像cmos那样可以 ...

谢谢您，对于一个基本的全BJT五管差分，电压增益应该是不变的，Gain=Ve/Vt，标准工艺里面只能修改Bipolar的M和发射结面积(10*10、5*5、2*2),所以我无法将尺寸和性能参数对应起来。

仿真的时候，仍然用MOS运放的仿真方法不知道是否可取，因为BJT也有所谓的gm模型，电源电压5V，PNP输入对，偏置在2V上，并叠加一个ac电压，因此，此时我是忽略了输入对基极电流的，直接看仿真DC数据，β=30左右。

对于您说的有几个我不太理解的地方：1.偏置管是尾电流源的那个管子吗？2.找到稳定β范围是单独对一个BJT器件进行仿真吗？3.最终我的输入是电压信号，输入电流是通过Ib=Ic/β确定吗？4.当偏置设置好之后，其他管的M个数如何简单设置，或者说BJT的M个数对ro、gm都没有影响，那修改M的个数有什么意义？

有点儿啰嗦，见谅！