適用于低通跨阻濾波器的低噪聲低失調斬波全差分運放

張陽

摘要：零中頻接收機的核心模塊低通跨阻濾波器需要低噪聲低失調的全差分運放，針對傳統全差分運放具有高噪聲高失調的缺點，設計了一種嵌套式斬波全差分運放。基于hlmc401p工藝，通過Spectre仿真工具進行仿真與驗證。斬波頻率fchopper，Iow=l kHz、fchopper，high=l MHz時的仿真結果表明，設計的運放具有較低的輸入等效噪聲（輸入等效噪聲功率譜密度在100 Hz處僅為7.668 nV/sqrt（Hz）），較低的輸入失調電壓（1.007 V），運放的開環增益為84.6 dB，運放的增益帶寬積為140 MHz。

關鍵詞：嵌套式；斬波運放；低噪聲；低失調

DOI： 10.3969/j.issn.1005-5517.2018.7.015

0 引言

低通跨阻濾波器是零中頻接收機中一個核心模塊，主要作用是將前級電路的直流小信號電流信號放大以及轉換為電壓信號，從而供后級電路處理。基于噪聲的考慮，接收機一般采用無源混頻器，原因在于無源混頻器不存在直流電流，它本身的噪聲對整個系統的貢獻可以忽略不計[1-2]。但是，這也使得低通跨阻濾波器必須具有更好的低頻噪聲性能[3]，運放在低頻段的噪聲主要是1 /f噪聲。如圖1（a）所示，其中R1=R2，R3=R4。Rl與R2為跨阻濾波器輸入端等效電阻，跨阻濾波器增益與電阻R3、R4的阻值相等。因為我們需要檢測微弱信號，R3、R4阻值相對較大。跨阻濾波器輸出端固定失調電壓等于運放輸入失調電壓值乘以R3/Rl，假如運放的輸入失調電壓過大，則跨阻濾波器輸出端固定失調電壓相對較大，而跨阻濾波器的輸出動態范圍（輸出擺幅）是固定的，固定失調電壓會大幅減小跨阻濾波器的輸出擺幅，從而減少跨阻濾波器能夠無失真放大電流的范圍，所以減小全差分運放的輸入失調電壓是勢在必行。……