JSSC 2007第2期Other0.5μm

A Precision CMOS Ampliﬁer Using Floating-Gate Transistors for

采用浮栅晶体管实现长期偏移消除的精密CMOS放大器设计

0.5μm CMOS, 25μV最小偏移电压, 10年漂移<0.5μV, 170°C温度范围内偏移变化<130μV

CMOS放大器浮栅晶体管偏移消除热电子发射长期稳定性

▸创新点1：利用浮栅晶体管实现长期偏移消除（电路创新）。通过编程浮栅晶体管，实现了单级折叠共源共栅放大器的偏移电压最小化至25μV，显著提升了放大器的精度和稳定性。

▸创新点2：连续时间放大器操作（系统创新）。该方案支持连续时间操作，避免了传统离散时间偏移消除方法中的中断问题，提高了放大器的实时性和应用范围。

▸创新点3：基于热电子发射模型的长期稳定性分析（方法创新）。通过热电子发射模型，计算得出偏移电压在10年内漂移小于0.5μV，验证了该方案在长期使用中的可靠性。

▸创新点4：宽温度范围内的偏移电压稳定性（性能创新）。在170°C的温度范围内，偏移电压最大变化仅为130μV，表明该方案在极端环境下的适用性和鲁棒性。

Abstract

A long-term offset cancellation scheme that enables continuous-time ampliﬁer operation is described. Offset cancel- lation is achieved by programming ﬂoating-gate transistors that form an integral part of the ampliﬁer’s architecture. The offset voltage of a single-stage folded cascode ampliﬁer has been pro- grammed to a minimum of 25 V in a 0.5 m digital CMOS process. The long-term offset voltage drift has been calculated to be less than 0.5 V over a period of 10 years at 55 Cf r o ma thermionic emission model for ﬂoating-gate charge loss. The offset voltage varies by a maximum of 130 V over a temperature range of 170 C, thereby making this a viable approach to offset cancel- lation.