射頻識別閱讀器中信道選擇濾波器的設計

　　圖3給出了FBDDA的示意圖及按照負反饋方式構成的全差分緩沖器結構。FBDDA的輸入輸出關(guān)系可以表示為:

　　Ao 為理想狀態(tài)下運放的開(kāi)環(huán)增益。當采用負反饋時(shí)可以得到如下的關(guān)系:

　　以上關(guān)系僅當Aoy ] 時(shí)才可以成立， 所以在設計運放時(shí)開(kāi)環(huán)增益越大越好。

　
圖3 FBDDA 與全差分緩沖器

　　圖4所示為FBDDA。圖4( a)是一種兩級結構的運算放大器， 是FBDDA的核心電路， 圖4( b)與圖4( c)所示電路分別用來(lái)穩定運算放大器第一級輸出與第二級輸出的共模電平。運算放大器的第一級放大器由兩個(gè)差分對構成， 使得電路具有四個(gè)輸入端。為了獲得良好的噪聲系數， 電路的輸入管為PMOS管(M9、M10、M11、M12 )， 負載管為NMOS 管(M15、M16 )。運算放大器的第二級為共源級結構，輸入管采用NMOS管(M14、M17 )， 負載管采用PMOS管(M6、M18 )。電路采用米勒補償電容(Cc )和調零電阻(Rc )以保證運放的閉環(huán)穩定性。經(jīng)過(guò)計算可以得到全平衡差動(dòng)電路的小信號增益如下式所示:

圖4 全差分差動(dòng)放大器電路

　　其中g(shù)m 和ro 分別表示MOS管的跨導和輸出電阻。

　　為了提高運放的增益， 可以增大gm 和ro。經(jīng)過(guò)計算放大器的等效輸入熱噪聲可表示為:

　　其中K為波耳茲曼常數( 1. 38 @10-23J/K)， T 為開(kāi)爾文溫度。從上式可以看出， 要減小整個(gè)運放的噪聲，輸入管應使用較大寬長(cháng)比的PMOS管， 負載管應使用較小寬長(cháng)比的NMOS管。一般的共模反饋電路在設計時(shí)都是放在第二級的輸出端， 用來(lái)穩定運放的輸出電壓[ 8]。本文為了滿(mǎn)足在所有工藝角中運算放大器的性能， 在運放的第一級也添加了共模反饋電路， 用來(lái)穩定第一級的輸出電平。本文設計的兩種不同結構的共模反饋電路如圖4( b)、4( c)所示。