Amplificador com entradas e saidas diferenciais integrado em tecnologia CMOS

Resumo: Esta dissertação de mestrado relata o desenvolvimento de um amplificador com entradas e saídas diferenciais integrado em tecnologia CMOS de 0,6μm. Inicialmente, são discutidas as particularidades de um amplificador com entradas e saídas diferenciais, fazendo comparações com o amplificador operacional de saída simples, a fim de salientar suas principais diferenças e suas implicações no projeto. Depois, são descritas as várias etapas do projeto: escolha da configuração do circuito, análise do ponto de operação, análise de pequenos sinais, visando determinar as funções de transferência de cada estágio e compensação em freqüência, e finalmente, a definição das especificações desejadas. O dimensionamento dos componentes proveio de cálculos de projeto e das análises e observações de resultados de inúmeras simulações. O circuito foi fabricado em tecnologia CMOS 0,6μm, e as amostras foram caracterizadas. Os resultados experimentais obtidos mostram que as principais especificações foram alcançadas. As mais importantes, ganho de malha aberta de 70dB e freqüência de ganho unitário de aproximadamente 9MHz evidenciam que o projeto realizado foi bem sucedido.Abstract: This master degree dissertation describes the development of an integrated CMOSfully differential operational amplifier. In this document, the particularities of a fullydifferential operational amplifier are discussed first. Then they are compared to those of astandard operational amplifier in order to highlight the main differences found betweenthese two important building blocks in analog integrated circuit design.In the sequel of the document, the stages followed to accomplish the design of theamplifier are presented, which are: the choice of the circuit configuration; the bias pointanalysis; the small signal analysis to allow the establishment of the transfer function of eachstage of the circuit and, therefore, the frequency compensation; and finally, the definition ofthe desired specification. By means of hands calculation and the analysis and observation ofsimulation results, the devices that comprise the amplifier could be dimensioned.Samples of the integrated circuit were fabricated in 0.6um CMOS technology andwere fully characterized. The most important features achieved were a 70dB open-loop gainand unity-gain frequency of approximately 9MHz, both evidencing the success of thiswork