这篇文档属于类型a，即报告了一项原始研究。以下是对该研究的学术报告：
该研究的主要作者为Shikha Soni、Vandana Niranjan和Ashwni Kumar，他们均来自印度新德里IGDTUW Kashmere Gate校区的电子与通信工程系。该研究发表于《International Journal of Electronics》期刊，于2021年8月24日在线发布，并于2022年正式出版。
该研究的科学领域为模拟电路设计，特别是高性能运算跨导放大器（Operational Transconductance Amplifier, OTA）的设计。随着现代智能技术对高能效、高速度和面积紧凑型电路的需求不断增加，设计低功耗、高性能的OTA成为了一个重要的研究方向。OTA在数据转换器、锁相环（PLL）和精密滤波等高速模拟通信技术中具有广泛的应用。然而，传统的OTA设计在低电压下往往面临动态范围受限、带宽不足和增益下降等问题。因此，本研究旨在设计一种具有高增益和高带宽的OTA，以满足现代高精度应用的需求。
该研究主要分为以下几个步骤：
OTA设计：
研究团队设计了一种新型OTA，采用了β乘法器（β-multiplier）电流偏置方案和折叠共源共栅（folded cascode）放大器结构。β乘法器电流偏置方案用于改善小信号模型和电路的直流增益，而折叠共源共栅结构则有助于提高电路的增益和带宽。设计使用了TSMC 65纳米CMOS工艺，并在Cadence Virtuoso工具中完成，电源电压为1V，负载电容为10pF。
仿真与分析：
设计完成后，研究团队使用Cadence Spectre工具对电路进行了仿真分析。仿真内容包括直流增益、单位增益带宽（unity gain bandwidth）、共模抑制比（CMRR）、电源抑制比（PSRR）和转换速率（slew rate）等性能参数的测量。此外，还进行了工艺角（corner analysis）、温度变化和电源电压变化的分析，以评估电路在不同条件下的鲁棒性。
版图设计：
为了验证设计的可行性，研究团队还完成了OTA的版图设计，使用了TSMC 65纳米CMOS工艺。版图设计中，通过减少金属长度、使用低电阻金属和适当的屏蔽技术，降低了寄生电阻的影响。最终的版图面积为396μm²。
性能比较：
研究团队将所设计的OTA与现有的几种OTA电路进行了性能比较，比较的参数包括直流增益、单位增益带宽、CMRR、PSRR和转换速率等。
直流增益与带宽：
所设计的OTA在仿真中表现出约75.3 dB的直流增益，单位增益带宽约为200 MHz。这表明该电路在高增益和高带宽方面具有显著优势。
CMRR与PSRR：
共模抑制比（CMRR）的最大值达到41 dB，而电源抑制比（PSRR+和PSRR-）分别为38 dB和74 dB。这些结果表明该电路在抑制共模干扰和电源噪声方面表现优异。
转换速率：
电路的转换速率达到了620 V/μs，表明其在高频信号处理中具有快速的响应能力。
鲁棒性分析：
在工艺角、温度变化和电源电压变化的分析中，所设计的OTA表现出较好的鲁棒性。尽管在极端温度条件下增益略有下降，但整体性能仍然保持在可接受范围内。
版图仿真：
版图仿真结果显示，与原理图仿真相比，直流增益略有下降（从75.3 dB降至61.8 dB），单位增益带宽也有所降低（从200 MHz降至190.25 MHz），但整体性能仍然优于现有的OTA电路。
该研究成功设计了一种基于β乘法器电流偏置和折叠共源共栅结构的高增益、高带宽OTA。该电路在直流增益、单位增益带宽、CMRR、PSRR和转换速率等关键性能参数上均表现出色，且在不同工艺角、温度和电源电压条件下具有较好的鲁棒性。该OTA可广泛应用于高性能模拟电路设计，如数据转换器、锁相环和精密滤波等。
高性能OTA设计：
该研究提出了一种新型OTA设计，具有高增益（75.3 dB）和高带宽（200 MHz），满足了现代高精度应用的需求。
β乘法器电流偏置方案：
研究团队采用了β乘法器电流偏置方案，显著改善了电路的小信号模型和直流增益。
折叠共源共栅结构：
折叠共源共栅结构的使用不仅提高了电路的增益和带宽，还实现了低功耗和面积紧凑的设计。
鲁棒性验证：
通过工艺角、温度和电源电压变化的分析，验证了电路在不同条件下的鲁棒性，增强了其在实际应用中的可靠性。
版图设计与验证：
研究团队完成了OTA的版图设计，并通过仿真验证了其可行性，进一步证明了设计的实用性。
该研究还详细比较了所设计的OTA与现有电路的性能，展示了其在多个关键参数上的优势。此外，研究团队还提供了详细的版图设计流程和仿真结果，为后续研究提供了有价值的参考。
通过该研究，不仅提出了一种高性能OTA的设计方法，还为低功耗、高速度的模拟电路设计提供了新的思路和技术支持。