Fig 1 Chopper offset-stabilized amplifier
圖1是一個(gè)斬波失調(diào)穩(wěn)態(tài)放大器,Gm4決定整個(gè)運(yùn)放的低頻noise和offset。LPF是用來(lái)抑制Gm4斬波后帶來(lái)的紋波(ripple),否則在最后輸出波形上表現(xiàn)出很多高幅值毛刺。斬波后的殘余失調(diào)電壓Vos,res在上一篇文章中已經(jīng)給出公式了。
Fig 2 Noise in chopper-stabilized amplifiers
圖2它是斬波穩(wěn)態(tài)放大器的斬波前后的噪聲功率譜密度圖,Gm4的Vos和1/f噪聲被調(diào)制到chopper頻率上,然后通過(guò)LPF濾波以降低ripple。如果要有效降低1/f噪聲,環(huán)路帶寬和chopper頻率一般大于主放Gm2的1/f噪聲的轉(zhuǎn)角頻率。上一篇文章我們提到噪聲主要由Gm4所在的低頻高增益通路決定,這一決定的前提條件是:LPF的-3dB帶寬應(yīng)該大于主放Gm2的1/f噪聲的轉(zhuǎn)角頻率,而且chopper頻率要足夠高以濾掉chopper的ripple。
二:連續(xù)時(shí)域積分器(Continuous-Time Integrator)
Fig 2 Chopper offset-stabilization amplifier using an active integrator and multi-path hybridnested Miller compensation
圖2中Gm5、C51、C52構(gòu)成一種有源積分器,用來(lái)消除chopper的紋波。圖2架構(gòu)還包含了嵌套米勒補(bǔ)償。增益級(jí)Gm2、Gm1構(gòu)成高頻低增益通路; Gm4、Gm5、Gm3及Gm1構(gòu)成低頻高增益通路。要實(shí)現(xiàn)好的頻率響應(yīng),這兩條信號(hào)通路必須滿足以下公式:
C1表示C11或C12,C3表示C31或C32。
Gm4調(diào)制后的失調(diào)Vos4可以被積分器濾除。然而,積分器需要很大的電容來(lái)獲得足夠低的截至頻率,所以紋波最終以三角波的形式出現(xiàn)在積分器輸出端。在CH2作用下,Gm5的失調(diào)Vos5以方波的形式對(duì)寄生電容Cp4進(jìn)行充放電,結(jié)果就是Gm4輸出端產(chǎn)生的電流被CH1解調(diào),產(chǎn)生殘余失調(diào)電壓Vos,res。
為了消除Vos,res,應(yīng)該使寄生電容Cp4和Vos5盡可能做小。Cp4大小可以通過(guò)調(diào)整Gm4輸出端的MOS管尺寸,還可以通過(guò)使版圖對(duì)稱平衡來(lái)降低Cp4。Vos5可以通過(guò)Auto-zero技術(shù)降低。
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