單電源供電的全差分斬波運放電路

　　主運放采用全差分折疊式cascode結構，在Class-D的結構中，由于輸出功率MOSFET大電流的頻繁開(kāi)啟，產(chǎn)生的電磁干擾(EMI)會(huì )在電源上形成很強的紋波，在實(shí)際應用中發(fā)現當芯片工作在5V的電源電壓下，EMI引起的電源波動(dòng)能達到±2V，全差分結構既可以提高運放的電源抑制比和共模抑制比，減弱電源噪聲和共模噪聲的影響，而且避免了鏡像極點(diǎn)，因而對于更大的帶寬仍能表現出穩定的特性。

　　為了提供更高的增益和電壓輸出擺幅，在fold-cascode后加入共源運放輸出級。采用二級運放后.對運放的頻率穩定性進(jìn)行分析。暫時(shí)不考慮斬波開(kāi)關(guān)的影響，可以推斷該電路至少有三個(gè)LHP極點(diǎn)，它們分別是miller補償電容引入的主極點(diǎn)Wp1，輸出濾波電容產(chǎn)生的輸出極點(diǎn)Wpout。為第一非主極點(diǎn)，以及folded-cascode(MN1的漏端、MN3的源端)引入的非極點(diǎn)Wp3，三者之間的關(guān)系為Wp1

　　共模反饋電路由MN7～MN10、MP10-MP12構成，輸入一端接VDD/2的基準電壓，另一端接主運放的共模輸出，共模檢測電路由電阻和電容構成.經(jīng)過(guò)誤差放大后調控主運放的偏置電流。

　　4 仿真結果及版圖設計

　　在SMIC O.35微米N阱工藝下.利用cadence spectre工具對本文所設計的電路進(jìn)行了仿真分析。其中，各器件的工藝參數為典型情況，電源電壓5V，輸入信號為幅度10uV，頻率為1KHz的標準正弦波，斬波頻率fch=150K，仿真波形如圖5和圖6所示。

　　圖5 運放的幅頻~相頻特性曲線(xiàn)

　　圖6 斬波輸出波形

　　從圖5可以看出，在典型情況下，該運放的主極點(diǎn)在10HZ以?xún)?，相位裕?5度左右.能充分保證運放在各個(gè)comer條件下的穩定性。從輸fn波形來(lái)看，斬波引起的殘余電壓尖峰也有了明顯的改善。表1為運放的開(kāi)環(huán)仿真結果。

　　表1 運放開(kāi)環(huán)仿真結果