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影响CMOS单电源放大器的THD+N性能的因素

本文摘要:自上市以来,CMOS单电源放大器竟然全球的单电源系统设计人员受益非浅。影响双电源放大器总谐波杂讯特噪声(THD+N)特性的主要因素是输出噪声和输入级交叉杂讯。单电源放大器的THD+N性能源自放大器的输出和输入级。 然而,输出级对THD+N的影响又让单电源放大器的这种规范本身变得复杂。 有两种单电源放大器流形可以拒绝接受电源之间的输出信号。图1a右图流形具备一个有序差动输出级。 在该流形中,放大器的输出坐落于负轨附近时,PMOS晶体管为“进”,而NMOS晶体管为“关口”。

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自上市以来,CMOS单电源放大器竟然全球的单电源系统设计人员受益非浅。影响双电源放大器总谐波杂讯特噪声(THD+N)特性的主要因素是输出噪声和输入级交叉杂讯。单电源放大器的THD+N性能源自放大器的输出和输入级。

然而,输出级对THD+N的影响又让单电源放大器的这种规范本身变得复杂。  有两种单电源放大器流形可以拒绝接受电源之间的输出信号。图1a右图流形具备一个有序差动输出级。

在该流形中,放大器的输出坐落于负轨附近时,PMOS晶体管为“进”,而NMOS晶体管为“关口”。当放大器的输出更加相似于正电压轨时,NMOS晶体管为“进”,而PMOS晶体管为“关口”。

    图1:有序输出级、单电源放大器:a);带上一个于是以电池泵的单差动对输出级:b)。  这种设计流形在共模输出范围不会不存在很大的放大器失调电压差异。在短路电压附近的输出范围,PMOS晶体管的紊乱误差为主要误差。

在于是以电源附近的区域,NMOS晶体管对主导紊乱误差。由于放大器的输出通过这两个区域之间,因此两个对皆为“进”。最后结果是,输出失调电压将在两个级之间变化。当PMOS和NMOS皆为“进”时,共模电压区域大约为400mV。

这种交叉杂讯现象不会影响放大器的总谐波杂讯(THD)。如果您以一种非转换器结构来配备有序输出放大器,则输出交叉杂讯就不会影响放大器的THD+N性能。例如,在图2中,如果不经常出现输出过渡性区域,则THD+N相等0.0006%。

如果THD+N测试还包括了放大器的输出交叉杂讯,则THD+N相等0.004%。您可以利用一种反互为结构来尽量避免这类放大器交叉杂讯。    图2:一个有序输出级单电源放大器的THD+N性能。

  另一个主要的THD+N影响因素是运算放大器的输入级。一般来说,单电源放大器的输入级有一个AB流形(请求参看图1a)。

输入信号做轨至轨扫瞄时,输入级表明出有了一种与输出级交叉杂讯类似于的交叉杂讯,因为输入级在晶体管之间转换。一般而言,更加高电平的输入级静态电流可以减少放大器的THD。  放大器的输出噪声是影响THD+N规范的另一个因素。高级别的输出噪声和/或低闭环增益都会减少放大器的总THD+N水平。

  要想要优化有序输出单电源放大器的THD+N性能,可将放大器置放一个反互为增益结构中,并维持较低闭环增益。如果系统拒绝放大器配备为非转换器缓冲器,则自由选择一个具备单差动输出级和电池泵的放大器更加适合。


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