本发明涉及放大器,更具体地说,它涉及一种低失调、增益可调的全差分电流负反馈放大器。
背景技术:
1、电流反馈放大器,又称跨阻运算放大器,电流反馈结构的运放具有与增益无关的带宽和无限大的转换速率的优点,广泛应用于处理超高速、超高频带信号的高性能视频系统、高速通信系统、高速精密模/数(a/d)及数/模(d/a)转换领域。
2、一般的电流反馈型放大器缺点在于反馈环路噪声难以处理,此外半导体器件的温度特性会对运放的增益误差产生显著影响,导致实际应用价值下降。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的不足,本发明的目的在于提供一种基于电流反馈仪表放大器的斩波放大器,其具有低失调、低噪声、增益可调、增益温补等优点。
2、为实现上述目的,本发明提供了如下技术方案:
3、一种低失调、增益可调的全差分电流负反馈放大器,包括电源管理芯片ldo、斩波器ch1、斩波器ch2、跨导gm1、跨导gm2、可变增益放大器ux、射级跟随器b1、射级跟随器b2、可变电阻r1、可变电阻r2、可变电容c1、可变电容c2、低通滤波器;
4、斩波器ch1的输入端连接外部电极,斩波器ch1的输出端与跨导gm1的输入端相连,跨导gm1的输出端与可变增益放大器ux的输入端相连,可变增益放大器ux的输出端与斩波器ch2的输入端相连,斩波器ch2的输出端与低通滤波器的输入端相连,低通滤波器的输出端作为电流负反馈放大器的输出端;
5、电源管理芯片ldo输出共模电流至跨导gm1的输出端以及可变增益放大器ux的输入端,电源管理芯片ldo输出共模电压至斩波器ch2的输入端以及可变增益放大器ux的输出端;
6、可变电阻r1的一端与可变增益放大器ux的输出端与斩波器ch2的输入端相连,可变电阻r1的另一端与可变电容c1的一端连接,可变电容c1的另一端接地,
7、可变电阻r2的一端与可变增益放大器ux的输出端与斩波器ch2的输入端相连,可变电阻r2的另一端与可变电容c2的一端连接,可变电容c2的另一端接地,
8、射级跟随器b1的输入端与可变电阻r1的另一端和可变电容c1的一端相连,所述射级跟随器b2的输入端与可变电阻r2的另一端和可变电容c2的一端相连,
9、射级跟随器b1和射级跟随器b2的输出端均与跨导gm2的输入端相连,跨导gm2的输出端与跨导gm1的输出端和可变增益放大器ux的输入端相连。
10、进一步的,电源管理芯片ldo具有共模反馈电路的功能,该共模反馈电路用于稳定运放的共模电压。
11、进一步的,共模反馈电路包括运算放大器u1、功率管pmos、电阻r3、电阻r4,
12、功率管pmos的源极接电源输入端,功率管pmos的漏极接电阻r3的一端,电阻r3的另一端与电阻r4的一端连接,电阻r4的一端接地,电阻r3和电阻r4之间具有x节点,x节点输出共模电流,功率管pmos和电阻r3之间具有y节点,y节点输出用于调节共模的ldo电压;当共模电流变大,ldo输出电压变大从而发挥调节作用,维持运放的共模电压不变;
13、运算放大器u1的正输入端与x节点连接,运算放大器u1的负输入端输入参考电压,运算放大器u1的输出端接功率管pmos的栅极。
14、进一步的,负反馈放大器的电路系统传输函数为:
15、
16、其中,vin为斩波器ch1的输入端处的输入电压,vout为低通滤波器的输出端的输出电压,β为反馈系数,rout为可变增益放大器ux的电阻,gm2与rout、β同步调节。
17、进一步的,跨导gm1为运放的输入级,其尾电流由固定偏置电流if1和可调尾电流it1组成,
18、跨导gm1还连接有跨导gm1b,跨导gm1b为辅助运放,其尾电流由固定偏置电流if2和可调尾电流it2组成,
19、其中,it1+ it2为一定值,当跨导gm1尾电流it1增加或减少时,跨导gm1b的尾电流it2等量减少或增加,从而不影响后级电路的增益。
20、进一步的,跨导gm2为运放的输入级,其输入为βvout,β为反馈系数,其大小取决于电容c1、c2与电阻r1、r2之比,反馈电压经过射极跟随器b1、b2输入至跨导gm2。
21、通过采用上述技术方案,本发明的有益效果为:
22、1、本发明中的反馈结构采用电阻电容串联代替电阻分压,可以抑制直流分量,同时组成rc滤波减小噪声;
23、2、增益调节精度可达0.01db,修调范围为10db;
24、3、共模反馈电路由电源管理芯片ldo实现,当输出级电流减小时,电源管理芯片ldo的输出电压减小,输出点的共模电压不变,这种共模反馈电路结构不会影响运放的增益;
25、4、本发明在电流反馈通路中使用电容、电阻串联,输出反馈的同时滤除噪声;此外,温度传感器实时检测温度,再通过数字电路实时调节放大器的增益,补偿温度带来的增益误差。
1.一种低失调、增益可调的全差分电流负反馈放大器,其特征在于,包括电源管理芯片ldo、斩波器ch1、斩波器ch2、跨导gm1、跨导gm2、可变增益放大器ux、射级跟随器b1、射级跟随器b2、可变电阻r1、可变电阻r2、可变电容c1、可变电容c2、低通滤波器;
2.根据权利要求1所述的一种低失调、增益可调的全差分电流负反馈放大器,其特征在于,所述电源管理芯片ldo具有共模反馈电路的功能,该共模反馈电路用于稳定运放的共模电压。
3.根据权利要求2所述的一种低失调、增益可调的全差分电流负反馈放大器,其特征在于,所述共模反馈电路包括运算放大器u1、功率管pmos、电阻r3、电阻r4,
4.根据权利要求1所述的一种低失调、增益可调的全差分电流负反馈放大器,其特征在于,所述负反馈放大器的电路系统传输函数为:
5.根据权利要求4所述的一种低失调、增益可调的全差分电流负反馈放大器,其特征在于,所述跨导gm1为运放的输入级,其尾电流由固定偏置电流if1和可调尾电流it1组成,
6.根据权利要求1所述的一种低失调、增益可调的全差分电流负反馈放大器,其特征在于,所述跨导gm2为运放的输入级,其输入为βvout,β为反馈系数,其大小取决于电容c1、c2与电阻r1、r2之比,反馈电压经过射极跟随器b1、b2输入至跨导gm2。