改善放大器電路電源抑制比的方法

摘要 在實(shí)際應(yīng)用電路時(shí)，噪聲及波動(dòng)經(jīng)常不知不覺會(huì)引入到供電電壓中，從而影響輸出端電壓。為使電路穩(wěn)定，需消除或抑制所產(chǎn)生的噪聲。文中討論了3種改善放大器電路電源抑制比(PSRR)的方法：共源共柵方法、反饋技術(shù)、設(shè)計(jì)附加的能夠減小電源對(duì)輸出端電壓增益影響的電路。通過3種技術(shù)的仿真數(shù)據(jù)輸對(duì)比，其能維持較高的增益值，對(duì)有級(jí)聯(lián)放大器的電路設(shè)計(jì)有益，附加電路能夠滿足電源波動(dòng)穩(wěn)定性的需求。
關(guān)鍵詞 共源共柵；共源放大器；負(fù)反饋；PSRR

在實(shí)際應(yīng)用一個(gè)電路時(shí)，噪聲和波動(dòng)常會(huì)在不知不覺時(shí)被引入到供電電壓中，從而影響輸出端電壓。為此，要使電路穩(wěn)定，就必須消除或抑制這些噪聲?；谶@個(gè)原因，弄清楚由供電電壓導(dǎo)致的噪聲，在輸出端是如何表現(xiàn)的以及如何測(cè)量并削弱這些影響輸出的噪聲是必要的。
PSRR是電路抑制來自于電源噪聲能力的量化術(shù)語(yǔ)。它被定義為輸入端到輸出端的增益與電源到輸出端增益的比值，即

這里，A(s)=輸入端到輸出端的增益=Gm×Rout；Ap(s)=電源到輸出端的增益=GMp×Rout。
因此

這里，Gm為輸入信號(hào)跨導(dǎo)；GMp為電源跨導(dǎo)。

1 改善PSRR的方法
為減小電源波動(dòng)對(duì)輸出端的影響，Gm必須增加而GMp必須減小。理想情況下，要完全排除電源波動(dòng)的影響，就要使Gm無(wú)限大，而GMp為0。文中介紹了共源共柵技術(shù)，負(fù)反饋技術(shù)和采用附加電路。3種改善放大器電路PSRR的方法，并進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。
通過從VDD到輸出端能夠反方向影響電源波動(dòng)的負(fù)增益改善PSRR，從而反映到放大電路的輸出端。共源放大器為應(yīng)用這一技術(shù)提供了支撐，結(jié)果已被證實(shí)。

2 共源共柵技術(shù)
2．1 簡(jiǎn)介
共源共柵技術(shù)，盡管增加了放大器的輸出阻抗Rout，卻也極大地增加了放大器電路的增益。然而，從電源VDD到輸出端的增益仍然為1，與共源放大器相同。這樣，共源共柵技術(shù)改善了PSRR，由于它增加了輸入端到輸出端的增益，而保持電源到輸出端的增益為常數(shù)。

然而，和共源放大器相比，共源共柵也帶來了輸出擺幅和3 dB頻率點(diǎn)減小的不足。輸出擺幅減小是由于Vd輸出擺幅值要求較低。由于輸出能力增加，輸出端的頻率點(diǎn)左移而導(dǎo)致3 dB頻率的減小。
2．2 電路
共源電路如圖1所示，它由一個(gè)PMOS管作為負(fù)載，以負(fù)載MOS管的偏置電路來估計(jì)放大器的PSRR。一個(gè)30 μA的電流源被用做放大器的偏置。這個(gè)共源放大器的增益可以仿真到3 dB頻率為5．43 MHz8寸的356。由于電源端的增益AVDD為1，因此PSRR仍然為356。

多級(jí)共源放大器如圖2所示，它包括共源共柵NMOS晶體管M1和M2。這些晶體管的偏置電壓由鏡像電流源產(chǎn)生，并由M1分流。30μA的電流源被用來匹配共源放大器的偏置。盡管負(fù)載器件只包含單級(jí)MOS，沒有級(jí)聯(lián)，但放大器的增益為722，是原來的2倍。然而，由于輸出阻抗增加，3 dB點(diǎn)的頻率減小到3．57 MHz。