精密放大器和低噪声失调电路技术

　　3.2 相关重采样技术(CDS)

　　相关重采样技术可以描述为AZ技术+S／H，他广泛地应用于采样系统和开关电容电路SC(Switched Capacitor Circuits)中。虽然CDS技术对输出信号进行采样／保持，CDS技术对AMP失调和噪声的影响与AZ技术相似。和AZ技术一样，CDS基带传输函数Ho(fTs)同样也在DC处引入一个零点来消除AMP的失调，同时大大削弱1／f噪声分量；另一方面，虽然对于n≠0时的传递函数二者有些不同，但由于宽带噪声被双采样，他们由采样引入的混叠成份是可以比拟的。

　　3.3 斩波稳零技术(CHS)

　　3.3.1 基本原理

　　与AZ技术不同，CHS采用的是调制和解调技术，而不是采样技术。他对信号进行偶数次采样(两次)，而对AMP噪声和失调进行奇数次采样(一次)，噪声和失调被调制到载波的奇数次频率处，而信号被经过偶数次调制，被解调回基带，通过低通滤波，可以将信号提取而将噪声和失调抑制。

　　CHS的原理如图4所示，假定输入信号最高截止频率为斩波频率的一半，则不会产生信号的频谱混叠。信号将被m1(t)调制到其奇数次频率处，经过AMP放大，然后再由m2(t)解调回基带。

　　3.3.2 对噪声的影响

　　斩波调制技术对AMP噪声的影响可以通过图5来说明，这里VN(t)代表了AMP引入的所有噪声和失调，m1(t)为斩波调制的载波信号。

　　输出信号的PSD可以给定为：

　　经过斩波调制，噪声被搬移至斩波频率的奇数次谐波处。

　　(1)对白噪声的影响

　　假定AMP的截止频率fc为斩波频率的5倍，即fc=5fchop，T为斩波周期。则对于白噪声，在基带内(∣fT∣≤0.5)噪声特性可以用一白噪声的PSD来近似：

　　图6的结果显示了式(4)给定的输出白噪声PSD对输入白噪声PSD归一化的结果，不难看出，输出PSD总是要比输入小。对于较小的∣fcT∣，输出PSD相对于输入被大大削弱，当∣fcT∣>6时，输出PSD逼近输入的90％。

　　(2)对1／f噪声的影响

　　CHS的斩波调制技术对AMP1／f噪声的影响，也可以通过相似的分析得到，假定fc》fchop，图7给出了斩波输出1／f噪声PSD结果，1／f噪声的极点位置远离了基带，被搬移到了斩波频率的奇数次谐波处。在基带内1／f噪声的PSD可以近似为一白噪声分量：

　　3.3.3 存在的缺陷

　　虽然斩波技术(CHS)对降低AMP噪声和失调是十分有效的，但也存在一些缺陷。最大的不足是输出仍会存在一定的残余失调，如果调制解调器是由MOS开关构成，则非理想特性主要包括时钟溃通、电荷注入。通常的解决办法是用CMOS开关来取代MOS开关，让相反的电荷量由两个沟道相互注入，以减小单沟道MOS开关的非线性效应。但是PMOS器件和NMOS器件的沟道电荷很难完全匹配，该方法不只能减少放大器的残余失调，但不能完全消除。

　　4 精密运放未来的发展空间

　　在未来的几十年内，应汽车、智能系统、生产线上的性能监视子系统的需要，具有低失调、低噪声特性的精密放大器将更为广泛应用于传感器监视，为精密运放的发展注入新的活力的同时，也给设计师和芯片制造商提出了更高的要求。更低的噪声、更小的失调，更小的温度系数和更高的性价比，将成为下一代精密运放设计的焦点。电路构架、制造工艺和封装技术的不断发展和微调技术的不断创新，将为下一代精密运放的发展提供可靠的支撑，高精度运放将在工业自动化、医疗器材、量测仪器、汽车电子、甚至军事国防等不同领域扮演日趋重要的角色。