刚起步学习IC设计的疑惑和求助，关于运放设计的顺序流程

hhcer

各位论坛的朋友大家好，我是最近刚接触IC设计的学生，此前有一定的模拟电路和数字电路基础，浅学习过拉扎维的大本，但仅限于会看着书做一些题

还未入学，未来的老师要求从一个基础的全差分运放开始做起，在学习过程中产生以下疑问一直没办法解决

1. 不知道基准源怎么设计： 通过参考一些毕业论文以及论坛上的资料，确实能初步仿真出1.21v输出的基准源，或者是共源共栅的电流源，但是书中提到的很多对原始基准源的改进方案中都使用到了一个（甚至多个）放大器，却并没有提及此放大器的来源，我如果尝试去设计一个新的小运放，那这个小运放也至少需要一个基准提供尾电流，这个基准又是从哪里来的呢？还是说这个基准直接通过最原始的 六管+一电阻 的结构产生即可？

2. 不知道运放正常的设计流程： 学习了gm/id的设计思路，查表就很快做出一个五管OTA，然而同上面的问题，我至少需要一个尾电流的基准？咨询学长时，也就直接告诉我，先拿理想电流源+最普通的电流镜做仿真就行，最后流片前几个月的时候再弄，甚至偷懒的话直接用仪器从外部灌入一个基准电流……？这是一种正常的操作吗？

3. 不清楚晶体管参数的选择： 虽然可以通过gm/id的方法勉强仿真出老师提供的一些基础指标，但是gm/id的数值，晶体管的栅长度，晶体管的 self gain ，这些数据，选取都很武断，没有一个很系统的指导方案或者选择思路，大部分文章也都只提到：可以把gm/id定在12，如果要求更多低功耗那就高一些去定在16，诸如此类，然而12或者16这个值又是怎么来的？纯粹的经验值吗？

4. 不清楚二级运放设计参数的选择原则： 在2级运放的设计文章中，一些设计会把前后两级的偏置电流大小，以及gm/id的数值设置成完全一致，而另外一些则会给第二级分配超过第一级5倍甚至10倍的电流，各个晶体管的gm/id数值也都各有区别，然而也很少解释原因，几乎一笔带过。或者是对第二级的结构选择，会有选择共源放大或者源跟随，那么共源放大如何确保前一级OTA的DC输出值能够匹配上后一级设计时候选择的过驱动电压呢？难道不会因为工艺漂移或者非理想情况，导致第二级共源放大的过驱动电压偏离设计值，甚至导致进入线性区吗？

以上，大概率都是一些非常基础且可能比较蠢的疑问，但学长那边也在忙毕业，导师是让我多看书也不提别的，自觉可能无法短时间靠自行查找资料获得答案，不得已赶紧注册了账号发帖提问，还望坛友宽容谅解。

ICdesign101

总结：看书不够，把sansen通读一遍基本答案都有了；项目经验不够，多看看之前做过的项目设计报告

vannylee

gmid实用吗，公司里貌似没人用这种方法，这种方法挺麻烦

Shiroihane

   

vannylee 发表于 2024-1-24 19:12
gmid实用吗，公司里貌似没人用这种方法，这种方法挺麻烦

理论上这样做出来的电路效率高，然而很麻烦不太实用

acging

   

vannylee 发表于 2024-1-24 19:12
gmid实用吗，公司里貌似没人用这种方法，这种方法挺麻烦

公司里同样没见过一个用的。
这个方法论是一个不错的思路，可以去了解，但归根结底并不是根本性或革命性的，否则每本教科书都要提了。

kaixin_su

简单做一下回答，大佬勿喷。1.尾电流的产生方法有很多，电阻+diode，deltaVGS，在某些低功耗场景甚至尾电流管用一个大电阻替代也可以。
2.gm/id的方法是寻求功耗与速度的最优折中，它的值与工艺相关性较大。你要速度gm/id就小一点，你要低功耗就大一点。
3.第二级gm大的原因是你补偿好做，具体原因去翻翻拉扎维，单端运放一般闭环用，你输出点的DC值跟输入相同，不会出现你说的那种因为工艺漂移进入线性区的问题，你要是开环用那就是比较器了，第二级肯定进入线性区。差分运放要用共模反馈。