一种两级全差分低噪声低失调斩波运算放大器

摘要

本发明涉及CMOS运算放大器设计技术领域，具体公开了一种两级全差分低噪声低失调斩波运算放大器，包括斩波器S1，S2，S3和两级折叠共源共栅运算放大器，斩波器S1，首先将输入信号调制至斩波频率上；两级折叠共源共栅运算放大器，对斩波器S1调制后的信号进行放大；斩波器S2，将信号解调回基带；斩波器S3，用于动态切换放大器中电流源的差分对管，进一步降低了电流源的电流失配和放大器的失调电压。本发明有效降低了运算放大器的输入失调电压和等效输入噪声，增加了输出摆幅，输出端电容与运放输出阻抗形成低通滤波，无需额外低通滤波器设计，非常适用于传感器检测电路。

主权项

一种两级全差分低噪声低失调斩波运算放大器，其特征在于：包括三个斩波器S1，S2，S3和两级折叠共源共栅运算放大器；所述斩波器S1，位于两级全差分低噪声低失调斩波运算放大器的输入端，将输入信号调制至斩波频率上；所述两级折叠共源共栅运算放大器，第一级实现大的增益，第二级实现大的输出摆幅，对所述斩波器S1调制后的信号进行放大；所述两级折叠共源共栅运算放大器，其中输入级PMOS管M0为电流源，PMOS管M1，M2为输入管，第一级运放结构包括PMOS管M3，M4，M5，M6以及NMOS管M7，M8，M9，M10，第二级运放结构采用二极管连接的PMOS管M11，M12作为负载，NMOS管M13，M14作为第二级的输入管；所述PMOS管M0的源极连接至电源，所述PMOS管M0的栅极连接至偏置电压vb1，所述PMOS管M0的漏极与所述PMOS管M1，M2的源极相连；所述PMOS管M1的源极连接至所述PMOS管M0的漏极和所述PMOS管M2的源极，所述PMOS管M1的栅极连接至所述斩波器S1的一路输出，所述PMOS管M1的漏极与所述NMOS管M9的漏极相连；所述PMOS管M2的源极连接至所述PMOS管M0的漏极和所述PMOS管M1的源极，所述PMOS管M2的栅极连接至所述斩波器S1的另一路输出，所述PMOS管M2的漏极与所述NMOS管M10的漏极相连；所述PMOS管M3的源极连接至电源，所述PMOS管M3的栅极连接至偏置电压vb1，所述PMOS管M3的漏极与所述斩波器S3的一输入端相连；所述PMOS管M4的源极连接至电源，所述PMOS管M4的栅极连接至偏置电压vb1，所述PMOS管M4的漏极与所述斩波器S3的另一输入端相连；所述PMOS管M5的源极与所述斩波器S3的一输出端相连，所述PMOS管M5的栅极连接至偏置电压vb2，所述PMOS管M5的漏极与所述NMOS管M7的漏极相连；所 述PMOS管M6的源极与所述斩波器S3的另一输出端相连，所述PMOS管M6的栅极连接至偏置电压vb2，所述PMOS管M6的漏极与所述NMOS管M8的漏极相连；所述NMOS管M7的源极与所述斩波器S2的一输出端相连，所述NMOS管M7的栅极连接至偏置电压vb3，所述NMOS管M7的漏极与所述PMOS管M5的漏极相连；所述NMOS管M8的源极与所述斩波器S2的另一输出端相连，所述NMOS管M8的栅极连接至偏置电压vb3，所述NMOS管M8的漏极与所述PMOS管M6的漏极相连；所述NMOS管M9的漏极与所述斩波器S2的一输入端相连，所述NMOS管M9的栅极连接至偏置电压vb4，所述NMOS管M9的源极接地；所述NMOS管M10的漏极与所述斩波器S2的另一输入端相连，所述NMOS管M10栅极连接至偏置电压vb4，所述NMOS管M10源极接地；所述PMOS管M11的源极接电源，所述PMOS管M11的栅极与漏极相连，并连接至所述NMOS管M13的漏极；所述PMOS管M12的源极接电源，所述PMOS管M12的栅极与漏极相连，并连接至所述NMOS管M14的漏极；所述NMOS管M13的源极接地，所述NMOS管M13的栅极与所述PMOS管M5、所述NMOS管M7的漏极相连；所述NMOS管M14的源极接地，所述NMOS管M14的栅极与所述PMOS管M6、所述NMOS管M8的漏极相连；所述斩波器S2，位于所述两级折叠共源共栅运算放大器中所述NMOS管M7，M8的低阻源端，将信号解调回基带，运放的失调信号和1/f噪声经过斩波器S2的一次调制，出现在斩波频率的奇次谐波上；所述斩波器S3，位于所述两级折叠共源共栅运算放大器中所述PMOS管M3，M4的漏端，用于动态切换两级折叠共源共栅运算放大器中电流源的差分对管，进一步降低电流源的电流失配和两级折叠共源共栅运算放大器的失调电压。