Данная работа посвящена разработке, реализации и сравнительному анализу различных методов динамического подавления смещения для КМОП операционных усилителей с технологией 50 нм. Цель работы состоит в том, чтобы уменьшить влияние дрейфа напряжения смещения. Напряжение смещения существует во всех дифференциальных усилителях из-за того, что невозможно изготовить пару транзисторов с одинаковыми параметрами (длина, ширина, передаточная проводимость). Это приводит к нежелательному эффекту, называемому смещением, значение напряжения смещения для дешевых коммерческих усилителей находится в диапазоне от 1 до 10 мВ. Несмотря на то, что значение напряжения смещения невелико, при высоком коэффициенте усиления усилителя на операционном усилителе это напряжение усиливается в десятки или сотни раз. Последнее приводит к ограничению выходного сигнала и ограничивает максимально допустимое входное напряжение. Поэтому очень важно учитывать напряжение смещения. Усилители с низким напряжением смещения применяются в смесителях, аналого-цифровых преобразователях, измерительных приборах и т.д. В этой диссертации используются два разных метода для компенсации напряжения смещения. (периодическая коррекция дрейфа, коррекция дрейфа нуля на основе модуляции и демодуляции сигнала). Разработано пять операционных усилителей с динамической коррекцией дрейфа напряжения смещения. Использованные методы по результатам моделирования с использованием САПР Cadence Virtuoso позволили снизить фликкерный шум более чем в 457 раз (от значений 9,4 нВ/√Гц до 20 пВ/√Гц) на частоте 1 Гц.

The given work is devoted to designing and implementing different dynamic offset cancellation techniques for 50 nm technology CMOS operational amplifiers. The goal is to minimize or get rid of the effects of the offset voltage. Offset voltage exists in all differential amplifiers due to the fact that no pair of transistors can be fabricated with the same size, there is always a slight difference in their dimensions (length or width), this gives rise to an undesirable effect called offset, the value of offset voltage for cheap commercial amplifiers are in the range of 1 to 10 mV, despite the fact that this isn’t a significant value, due to the high gain of such amplifiers, this voltage is amplified by tens or hundreds of times, this results in clipping of the output signal and this further limits the amplifier’s maximum allowable input voltage within the given dynamic range, hence its of great importance to take this small voltage into consideration, low-offset amplifiers find applications in mixers, analog to digital converters, instrumentation devices, etc. In this thesis, by using two different techniques for removing offset voltage (chopping and auto-zeroing), five low offset operational amplifiers were designed. The implemented methods reduced the flicker noise by more than 457 times (from 9.4 nV/√Hz to 20 pV/√Hz) at 1 Hz. All the simulations were done using Cadence Virtuoso.