意大利阿托斯ATOS放大器的作用和設計： 意大利阿托斯ATOS放大器是(shi)模(mo)數(shu)轉換電(dian)(dian)路(lu)中的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)個(ge)通用、最重要(yao)(yao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)單元(yuan)。全差(cha)分運放是(shi)指(zhi)輸入(ru)和輸出(chu)(chu)都是(shi)差(cha)分信號的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)運放, 與(yu)普通的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)單端(duan)輸出(chu)(chu)運放相比有以(yi)下幾個(ge)優點: 輸出(chu)(chu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)壓(ya)擺幅較(jiao)大;較(jiao)好的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)抑制(zhi)(zhi)共模(mo)噪(zao)聲;更低的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)噪(zao)聲;抑制(zhi)(zhi)諧波失真的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)偶數(shu)階(jie)項比較(jiao)好等。因此通常高(gao)(gao)(gao)性能(neng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)運放多采用全差(cha)分形式。近年來(lai)(lai),全差(cha)分運放更高(gao)(gao)(gao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)單位增(zeng)(zeng)益(yi)帶寬(kuan)頻率(lv)及(ji)更大的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)輸出(chu)(chu)擺幅使得它在高(gao)(gao)(gao)速和低壓(ya)電(dian)(dian)路(lu)中的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)應用更加廣泛。隨(sui)著(zhu)日益(yi)增(zeng)(zeng)加的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)數(shu)據轉換率(lv), 高(gao)(gao)(gao)速的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)模(mo)數(shu)轉換器需求越來(lai)(lai)越廣泛, 而高(gao)(gao)(gao)速模(mo)數(shu)轉換器需要(yao)(yao)高(gao)(gao)(gao)增(zeng)(zeng)益(yi)和高(gao)(gao)(gao)單位增(zeng)(zeng)益(yi)帶寬(kuan)運放來(lai)(lai)滿足系(xi)統精度和快速建(jian)立的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)需要(yao)(yao)。速度和精度是(shi)模(mo)擬電(dian)(dian)路(lu)兩個(ge)最重要(yao)(yao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)性能(neng)指(zhi)標,然而,這兩者的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)要(yao)(yao)求是(shi)互相制(zhi)(zhi)約、互為矛(mao)盾的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)。所以(yi)同時(shi)滿足這兩方面的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)要(yao)(yao)求是(shi)困難的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)。折疊共源共柵技術(shu)可以(yi)較(jiao)成功地(di)解(jie)決(jue)這一(yi)難題, 這種結(jie)構的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)運放具有較(jiao)高(gao)(gao)(gao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)開環(huan)增(zeng)(zeng)益(yi)及(ji)很(hen)高(gao)(gao)(gao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)單位增(zeng)(zeng)益(yi)帶寬(kuan)。全差(cha)分運放的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)缺(que)點是(shi)它外部反(fan)饋(kui)環(huan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)共模(mo)環(huan)路(lu)增(zeng)(zeng)益(yi)很(hen)小, 輸出(chu)(chu)共模(mo)電(dian)(dian)平不能(neng)精確(que)確(que)定,因此,一(yi)般情況下需加共模(mo)反(fan)饋(kui)電(dian)(dian)路(lu) 。 意大利阿托斯ATOS放大器運放結構的選擇 運算放(fang)大器(qi)的(de)結構(gou)重要有三種(zhong):(a) 簡單兩(liang)級運放(fang),(b)折(zhe)疊共(gong)源共(gong)柵,(c)共(gong)源共(gong)柵,如圖1 的(de)前級所(suo)示。本次設計(ji)的(de)運算放(fang)大器(qi)的(de)設計(ji)指標要求差分輸出幅度為±4V, 即輸出端(duan)(duan)的(de)所(suo)有NMOS 管的(de)VDSAT,N 之和小于(yu)0.5V,輸出端(duan)(duan)的(de)所(suo)有PMOS 管的(de)VDSAT,P 之和也必須(xu)小于(yu)0.5V 。 意大利阿托斯ATOS放大器主運放結構 該(gai)運算(suan)放大器(qi)(qi)存在兩級:(1)Cascode 級增大直流增益(M1-M8)；(2)、共(gong)源(yuan)放大器(qi)(qi)(M9-M12) 。 共模負反饋 對于全(quan)差分運放(fang), 為了(le)穩(wen)定輸(shu)出共(gong)(gong)(gong)模(mo)(mo)(mo)(mo)電(dian)壓,應加入共(gong)(gong)(gong)模(mo)(mo)(mo)(mo)負(fu)(fu)(fu)反(fan)饋(kui)電(dian)路(lu)。在(zai)設計輸(shu)出平(ping)衡的(de)全(quan)差分運算放(fang)大器的(de)時候,必須考慮到(dao)以(yi)下(xia)幾點(dian):共(gong)(gong)(gong)模(mo)(mo)(mo)(mo)負(fu)(fu)(fu)反(fan)饋(kui)的(de)開環直(zhi)流增益(yi)要(yao)(yao)求(qiu)足(zu)夠(gou)大,最(zui)好能夠(gou)于差分開環直(zhi)流增益(yi)相當;共(gong)(gong)(gong)模(mo)(mo)(mo)(mo)負(fu)(fu)(fu)反(fan)饋(kui)的(de)單(dan)位(wei)增益(yi)帶寬也要(yao)(yao)求(qiu)足(zu)夠(gou)大,最(zui)好接近差分單(dan)位(wei)增益(yi)帶寬;為了(le)確(que)保共(gong)(gong)(gong)模(mo)(mo)(mo)(mo)負(fu)(fu)(fu)反(fan)饋(kui)的(de)穩(wen)定, 一般情況下(xia)要(yao)(yao)求(qiu)進行共(gong)(gong)(gong)模(mo)(mo)(mo)(mo)回(hui)路(lu)補(bu)償(chang);共(gong)(gong)(gong)模(mo)(mo)(mo)(mo)信(xin)(xin)號(hao)監測器要(yao)(yao)求(qiu)具有很(hen)好的(de)線性特性;共(gong)(gong)(gong)模(mo)(mo)(mo)(mo)負(fu)(fu)(fu)反(fan)饋(kui)與(yu)差模(mo)(mo)(mo)(mo)信(xin)(xin)號(hao)無關(guan), 即使差模(mo)(mo)(mo)(mo)信(xin)(xin)號(hao)通路(lu)是(shi)關(guan)斷的(de) 。 意大利阿托斯ATOS放大器該(gai)運算放大采(cai)用連(lian)續時間方式來實現共模負反饋功能。 該結構共用了共模放大器和差模放大器的輸入級中電流鏡及輸出負載。這樣,意大利阿托斯ATOS放大器一(yi)方(fang)面降低了功耗; 另(ling)一(yi)方(fang)面保(bao)證共模(mo)放大(da)(da)器(qi)(qi)(qi)與(yu)差模(mo)放大(da)(da)器(qi)(qi)(qi)在交(jiao)流特性上保(bao)持一(yi)致。因為共模(mo)放大(da)(da)器(qi)(qi)(qi)的(de)(de)(de)輸(shu)出級(ji)與(yu)差模(mo)放大(da)(da)器(qi)(qi)(qi)的(de)(de)(de)輸(shu)出級(ji)可以(yi)全(quan)共用,電容補償(chang)電路(lu)(lu)也一(yi)樣(yang)。只要差模(mo)放大(da)(da)器(qi)(qi)(qi)頻率(lv)特性是穩定的(de)(de)(de),則共模(mo)負(fu)反(fan)(fan)饋也是穩定的(de)(de)(de)。這種共模(mo)負(fu)反(fan)(fan)饋電路(lu)(lu)使得全(quan)差分運算放大(da)(da)器(qi)(qi)(qi)可以(yi)像單端(duan)輸(shu)出的(de)(de)(de)運算放大(da)(da)器(qi)(qi)(qi)一(yi)樣(yang)設計, 而不(bu)用考慮共模(mo)負(fu)反(fan)(fan)饋電路(lu)(lu)對(dui)全(quan)差分放大(da)(da)器(qi)(qi)(qi)的(de)(de)(de)影(ying)響 。 電(dian)壓(ya)偏置電(dian)路:寬擺幅(fu)電(dian)流 在(zai)共(gong)源(yuan)共(gong)柵輸入級(ji)中需(xu)要三個電(dian)壓偏置(zhi),為了(le)使得輸入級(ji)的動態(tai)范圍大一(yi)些,寬(kuan)擺幅(fu)電(dian)流源(yuan)來產生所需(xu)要的三個偏置(zhi)電(dian)壓 原理：高(gao)頻功(gong)率(lv)放大器用于發射(she)(she)機(ji)的末級(ji)，作用是將高(gao)頻已調波信(xin)號(hao)進行功(gong)率(lv)放大，以滿(man)足發送功(gong)率(lv)的要(yao)求，然(ran)后經過天線將其輻射(she)(she)到空間，保(bao)證在(zai)一(yi)定區域內(nei)的接收(shou)機(ji)可以接收(shou)到滿(man)意的信(xin)號(hao)電平(ping)，并且不干擾相鄰信(xin)道(dao)的通信(xin)。 高頻功率放大器是通信系統中發送裝置的重要組件。按其工作頻帶的寬窄劃分為窄帶高頻功率意大利阿托斯ATOS放大器和寬帶高頻功率放大器兩種，窄帶高頻功率放大器通常以具有選頻濾波作用的選頻電路作為輸出回路，故又稱為調諧功率放大器或諧振功率放大器；寬帶高頻功率放大器的輸出電路則是傳輸線變壓器或其他寬帶匹配電路，因此又稱為非調諧功率放大器。高頻功率放大器是一種能量轉換器件，它將電源供給的直流能量轉換成為高頻交流輸出在 “低頻電子線路"課程中已知，放大器可以按照電流導通角的不同，將其分為甲、乙、丙三類工作狀態。意大利阿托斯ATOS放大器甲(jia)類放(fang)大(da)(da)器(qi)(qi)電(dian)(dian)流的(de)流通角為360o，適(shi)用(yong)于(yu)(yu)小(xiao)(xiao)信號低功(gong)率放(fang)大(da)(da)。乙(yi)類放(fang)大(da)(da)器(qi)(qi)電(dian)(dian)流的(de)流通角約(yue)等(deng)于(yu)(yu) 180o；丙(bing)類放(fang)大(da)(da)器(qi)(qi)電(dian)(dian)流的(de)流通角則小(xiao)(xiao)于(yu)(yu)180o。乙(yi)類和丙(bing)類都適(shi)用(yong)于(yu)(yu)大(da)(da)功(gong)率工(gong)作(zuo)(zuo)丙(bing)類工(gong)作(zuo)(zuo)狀態(tai)的(de)輸(shu)出功(gong)率和效率是(shi)三種工(gong)作(zuo)(zuo)狀態(tai)中最(zui)高者(zhe)。高頻功(gong)率放(fang)大(da)(da)器(qi)(qi)大(da)(da)多工(gong)作(zuo)(zuo)于(yu)(yu)丙(bing)類。但丙(bing)類放(fang)大(da)(da)器(qi)(qi)的(de)電(dian)(dian)流波形失真(zhen)太大(da)(da)，因而不能用(yong)于(yu)(yu)低頻功(gong)率放(fang)大(da)(da)，只能用(yong)于(yu)(yu)采用(yong)調(diao)諧(xie)(xie)回(hui)路作(zuo)(zuo)為負載的(de)諧(xie)(xie)振(zhen)功(gong)率放(fang)大(da)(da)。由于(yu)(yu)調(diao)諧(xie)(xie)回(hui)路具有(you)濾波能力(li)，回(hui)路電(dian)(dian)流與電(dian)(dian)壓(ya)仍然極近于(yu)(yu)正弦波形，失真(zhen)很(hen)小(xiao)(xiao)。
|
