在傳統(tǒng)開關電容可編程放大器基礎上,利用分時復用、分時輸出的技術,設計了一種新型可編程增益放大器。相比傳統(tǒng)開關電容可編程放大器,該放大器能實現(xiàn)連續(xù)信號輸出,實現(xiàn)的全差分結構能有效抑制共模噪聲。采用相關雙取樣技術,消除了失調(diào)和低頻噪聲。采用程序控制開關電容陣列,實現(xiàn)了不同的放大倍數(shù)。該放大器采用0.18μm CMOS工藝,電源電壓為3.3 V。仿真結果表明,實現(xiàn)了近似0.05 dB步進、0～17.5 dB的增益變化范圍,可調(diào)增益達1 024種。在1 kHz頻率時,輸出噪聲為42.68 nV·Hz^-1/2。 

【文章來源】：微電子學. 2020,50(04)北大核心

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

相關雙取樣電路

全差分運算放大器作為PGA的核心部分,需要有較低的噪聲、較高的增益和較大的帶寬。本文設計的全差分運算放大器如圖2所示。M5、M6、M11、M13、M15、M17管組成電流鏡,為整個電路提供合適的電流偏置。M1～M5管構成差分輸入級,其中,M1、M2管構成差分對管。PMOS管的噪聲性能遠優(yōu)于NMOS管,因此,差分放大器采用PMOS管作輸入對管。M3、M4管組成二極管負載,M5管為差分輸入級的尾電流源。M13、M14、M15、M16管構成兩組共源放大器。M11、M12、M17、M18管構成兩組輸出級。M19管、C1和M20管、C2構成密勒補償電路,用于改善電路的穩(wěn)定性。M7、M8、M9、M10為M19、M20管提供合適的柵電壓。M21管為差分放大器提供共模反饋。在沒有共模反饋電路時,共模電壓的輸出會漂移。本文的共模反饋電路采用開關電容型結構,如圖3所示。

M5、M6、M11、M13、M15、M17管組成電流鏡,為整個電路提供合適的電流偏置。M1～M5管構成差分輸入級,其中,M1、M2管構成差分對管。PMOS管的噪聲性能遠優(yōu)于NMOS管,因此,差分放大器采用PMOS管作輸入對管。M3、M4管組成二極管負載,M5管為差分輸入級的尾電流源。M13、M14、M15、M16管構成兩組共源放大器。M11、M12、M17、M18管構成兩組輸出級。M19管、C1和M20管、C2構成密勒補償電路,用于改善電路的穩(wěn)定性。M7、M8、M9、M10為M19、M20管提供合適的柵電壓。M21管為差分放大器提供共模反饋。在沒有共模反饋電路時,共模電壓的輸出會漂移。本文的共模反饋電路采用開關電容型結構,如圖3所示。電路采用0.18 μm CMOS工藝設計,電源電壓為3.3 V。采用Cadence Spectre軟件對電路進行頻率特性仿真。仿真溫度為27 ℃,頻率范圍為1 Hz～1×109 Hz,輸入信號為1.65 V共模電壓、1 V差模電壓的差分信號。全差分放大器的頻率特性曲線如圖4所示�？梢钥闯�,全差分放大器的增益為92.6 dB,單位增益帶寬為9.089 MHz,相位裕度為76.09°,增益裕度為-20.84 dB。在100 kHz時,輸入噪聲為17.43 nV·Hz-1/2。

【參考文獻】：
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本文編號：3546764