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精密放大器和低噪声失调电路技术
来源:本站整理  作者:佚名  2009-01-15 16:39:58



当fcTs=5时,白噪声在AZ过程前后的PSD可以清楚地从图2中看出,在奈奎斯特频率范围内(∣fTs∣≤0.5)折叠分量占主导地位。

AZ技术对白噪声的影响

  (2)对1/f噪声的影响

  对于闪烁噪声(1/f)PSD我们可以通过相似的分析得到,设1/f噪声的转角频率为fk。如图3所示,由于采样函数在DC处引入了零点,1/f噪声被大大削弱。同时,虽然1/f噪声是一窄带过程,但其“尾巴”在采样过程中引入了混叠。在奈奎斯特频率范围内,1/f噪声混叠分量可以近似为:

AZ技术对1

  3.1.3 存在的缺陷

  AZ在消除运放失调的同时,也大大削弱了1/f噪声,但其欠采样过程引入了白噪声和闪烁噪声的频谱混叠,使得在信号频带范围内输出白噪声成份有所增加。同时,1/f噪声的“尾巴”也将在采样过程中导致输出的混叠,加大采样频率可减轻混叠,但与此同时也带来了负面效应,包括时钟溃通(clock feed-through)和沟道电荷注入(channel charge injection)效应。

  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:

公式

  经过斩波调制,噪声被搬移至斩波频率的奇数次谐波处。

斩波调制技术对AMP噪声的影响

  (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:

公式

  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%。

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