運(yùn)算放大器的噪聲分析與設(shè)計(jì)

　　差分管的源極接到同一點(diǎn)上，那么電流源負(fù)載的噪聲就是相關(guān)噪聲源，其等效到Mp1和Mp2上的噪聲由于差動(dòng)的作用就可以相互抵消，從而減小了電路的噪聲。Mp1、Mp2為輸入差分對(duì)管。另外，對(duì)于Mn3管，噪聲電壓對(duì)輸入的影響也可以忽略。

 

 
　　3 電路設(shè)計(jì)及物理層設(shè)計(jì)

　　由以上噪聲特性的分析可以看出，要改善運(yùn)算放大器的噪聲需要選擇合適的電阻及合適的MOS管的柵寬長(zhǎng)比，本文應(yīng)用Winbond 0.5μ CMOS典型工藝，對(duì)運(yùn)放噪聲進(jìn)行了分析，如圖6和圖7，其中L1<L2<L3。

　　由圖6和圖7可以看出，輸入管及負(fù)載管L越大，噪聲特性越好，但由于版圖及穩(wěn)定性的要求，不可能使用過大的L值；通過同樣的仿真，對(duì)輸入的寬長(zhǎng)比，我們也可以得到類似的結(jié)論；因此，本文的運(yùn)放選擇合適的電阻及輸入級(jí)和負(fù)載管的寬長(zhǎng)比，完成了很好的設(shè)計(jì)，圖8給出了詳細(xì)電路圖，且表1給出了其設(shè)計(jì)的基本仿真結(jié)果。

　　由表1仿真結(jié)果可以看出，運(yùn)放采用低靜態(tài)電流設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)較低的噪盧特性、較高的電源抑制比，及較快的轉(zhuǎn)換速率等。

　　圖9是前置運(yùn)算放大器在功率放大器中的完整版圖，使用Winbond 0.5μCMOS工藝，此工藝本身對(duì)襯底的噪聲有一定的抑制，對(duì)音頻功率放大器的設(shè)計(jì)提供了很好的前提，上圖的3個(gè)框分別為外部反饋電阻、運(yùn)算放大器內(nèi)部結(jié)構(gòu)及內(nèi)部調(diào)零電阻，并且很好地實(shí)現(xiàn)了電阻電容及晶體管的匹配。

　　4 結(jié)束語

　　噪聲是運(yùn)算放大器非常重要的參數(shù)，它決定了整個(gè)系統(tǒng)的靈敏度，本文從噪聲這個(gè)參數(shù)入手，分析了音頻放大器中前置運(yùn)放的噪聲特性，給出了改善噪聲的方法，并用winbond 0.5μCMOS工藝完成了相關(guān)設(shè)計(jì)。