基于CMOS器件的极低噪声嵌套式斩波稳定放大器

摘要

本发明公开了一种基于CMOS器件的极低噪声嵌套式斩波稳定放大器，包括由PMOS管组成的差分输入对、折叠共源共栅组成的输出阻抗级、源极负反馈电流源以及由PMOS或者NMOS管组成的斩波开关，由PMOS管组成的差分输入对实现由输入电压信号转换成电流信号的功能；折叠共源共栅组成的输出阻抗级为放大器提供高输出阻抗；由MOS管构成的电流源为放大器提供恒定偏置电流；源极负反馈电阻提供局部反馈以压制电流源产生的白噪声和1/f噪声；通过嵌套式斩波减弱电荷注入带来的负面影响，同时增强斩波效果，以获得极低噪声性能。本发明具有相同量级的噪声性能，功耗从mA降至μA量级，并且易于集成，成本低廉。

主权项

一种基于CMOS器件的极低噪声嵌套式斩波稳定放大器，其特征在于，所述基于CMOS器件的极低噪声嵌套式斩波稳定放大器包括PMOS管输入级、折叠式共源共栅输出阻抗级、源极负反馈电流镜和斩波开关四部分；所述放大器输入级由PMOS管M1、M2组成，分别与电流源管M3、M4和M5连接；所述折叠式共源共栅输出阻抗级由PMOS管M8、M9以及NMOS管M10、M11构成，其中PMOS管M8、M9与电流源M6、M7连接，NMOS管M8、M9与电流源M3、M4连接；所述源极负反馈电流镜，由电阻R1、R2、R3、R4，PMOS管M6、M7以及NMOS管M3、M4组成，其中电阻R1、R2位于PMOS管M6、M7的源端，电阻R3、R4位于NMOS管M3、M4的源端；所述斩波开关，其中CH1和CH3位于输入差分对的栅端且CH1在CH3的外部，CH2位于放大器的输出端，CH4位于M10和M11的源端，CH5位于M8和M9的源端，输入信号经过CH1被第一次调制，然后经过CH3被第二次调制进入放大器进行放大，放大信号被CH4和CH5进行第一次解调后进入输出端，然后被CH2第二次解调，回到原始频率；而放大器本身所产生的失调电压和1/f噪声，则被CH4和CH5进行第一次调制后再被CH2第二次调制，由此实现信号和失调及噪声的两次分离，所述斩波开关CH3、CH4和CH5由高斩波时钟控制，所述斩波开关CH1和CH2由低斩波时钟控制，高低斩波时钟控制五组斩波开关实现嵌套斩波；低阻点高速斩波，高阻点低速斩波，可以避免高速斩波带来的增益损失；外部低频斩波能够消除高频斩波产生的电荷注入影响，两次斩波使得1/f噪声被两次压制，获得极低噪底。