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CMOS 斩波稳定放大器的分析与研究
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! ]# d/ p1 x5 Z- I摘要对几种放大器失调消除技术的分析比较后,重点阐述了CMOS斩波稳定放大器的调制方式,和放大器的增益与斩波频率和相移的关系,并分析了斩波调制后的噪声和失调电压的理论大小以及斩波的电路实现方法。最后 ,提出了几种减小调制后残余失调电压的方法,总结了斩波稳定放大器最近的一些研究发现及其在一些新型产品中的应用,并归纳了斩波稳定技术的优缺点和应用范围。
' S( V, K+ E2 F3 G& w6 {; O关键词斩波稳定放大器;低噪声;残余失调CMOS5 w1 [3 G4 e# i, a$ C9 l
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斩波稳定(CHS :Chopper stabilization)技术是1948年由E.A . Goldberg 发现的""。随着集成电路技术的不断发展,很快就应用于芯片集成技术。CHS是一种完善运算放大器性能的调制技术,主要指的是减小噪声(主要是1/f噪声和热噪声)和输入失调电压对运放的影响。另外还有两种技术:自调零技术(AZ.:Auto - zeroing)和相关双采样技术（CDS : Correlated DoubleSampling)，其中自调零技术是先对失调电压进行采样和保持,在从信号中减去这部分失调电压;相关双采样技术是自调零技术的一个特殊例子，它能实质性的减少低频的1/f噪声,但是却会增加放大器的热噪声 ,而且还会残余下由于开关管的时钟馈通效应所引入的失调电压2。斩波技术则是通过把输入信号和开关型方波信号耦合﹐再经同步解调和低通滤波后得到非线性小的信号，它并没有实质性的消除失调,而是调制到了高频。在理想情况下,斩波稳定运放应该能完全消除直流失调和低频(主要是1/f噪声。
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4 g0 b. {. _; q/ m+ e1斩波技术基本原理
0 ^/ B- L0 a- {7 C! F斩波稳定技术是用一个交流调制信号将低频噪声和失调电压调制到高频处,再经滤波处理来消除其影响。斩波放大器的基本原理如图 1(a所示。V和Vou分别是输入和输出信号电压,A是线性放大器的增益。m (t)和m (t)是周期为T= 1/ fhop的调制和解调信号, fehop是斩波信号的频率。Vos和V为运放的直流输入失调电压和噪声。假设输入信号的最大截止频率不能大于fhep /2,以免发生信号混叠现象。1 t5 t1 _$ p6 K( N8 m1 ^9 v0 B
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发表于 2020-11-9 11:19
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