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如何在全差分放大器设计中实现直流失调的准确消除

返回列表来源:壹芯微 发布日期 2024-07-31 浏览:-

差分放大电路作为模拟集成运算放大器的核心输入级,其设计旨在通过对称的两个基本放大单元及共发射极电阻Re的耦合,实现信号的稳定放大和共模幅度信号的抑制。这种电路不仅能够稳定静态工作点,还能有效增强差模信号,广泛应用于直接耦合及测量电路的输入端。

全差分放大器(FDA)在现代电子设计中扮演着不可或缺的角色,尤其是在需要抑制直流失调时。尽管外部环境如温度变化和直流电源波动可能导致静态工作点和零漂的变化,但差分放大电路通过引入直流负反馈或温度补偿技术,有效地克服了这些挑战。

传统单端放大器的局限性在于其对外部干扰的敏感性,而全差分放大器通过双放大器的配置,提供了对抗外部噪声的能力,进一步加强了电路的动态范围和抑制偶次谐波的能力。FDA的另一显著优点是它可以通过较少的组件(例如,电阻和集成电路)实现更复杂的信号处理功能,如ADC的单端到差分转换。

现有消除直流失调的基本方法包括交流耦合、开关电容和低通负反馈。交流耦合通过在前后级之间加入耦合电容实现,尽管这种方法在低频信号处理时需要较大的片上电容,难以实现。开关电容通过时钟控制的分时积分技术来消除直流失调,但需要额外的电路来滤除时钟信号,并且受到MOS开关的电荷注入和时钟馈通影响。低通负反馈则是通过在反馈环路中加入低截止频率的低通滤波器,利用运算放大器来降低低频和直流信号,这种方式虽广泛应用但增加了额外的功耗和对运算放大器的依赖。

在具体实现中,全差分放大器内部的Vocm放大器通过对比差分电压和Vocm引脚上的电压,通过内部反馈机制校正输出,保证输出共模电压与Vocm保持一致。这种配置允许FDA在不同应用中展现出色的低频响应,而不需要额外的DC隔离器如balun。

总体而言,全差分放大电路不仅在理论上具备优越性,其在实际电路设计中的应用也展现出了其灵活性和高效性。通过适当的设计和参数选择,可以有效地解决直流失调问题,提高系统的整体性能和稳定性。

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