改善放大器电路电源抑制比的方法

 

　　在实际应用电路时，噪声及波动经常不知不觉会引入到供电电压中，从而影响输出端电压。为使电路稳定，需消除或抑制所产生的噪声。文中讨论了3种改善放大器电路电源抑制比(PSRR)的方法：共源共栅方法、反馈技术、设计附加的能够减小电源对输出端电压增益影响的电路。通过3种技术的仿真数据输对比，其能维持较高的增益值，对有级联放大器的电路设计有益，附加电路能够满足电源波动稳定性的需求。

　　在实际应用一个电路时，噪声和波动常会在不知不觉时被引入到供电电压中，从而影响输出端电压。为此，要使电路稳定，就必须消除或抑制这些噪声。基于这个原因，弄清楚由供电电压导致的噪声，在输出端是如何表现的以及如何测量并削弱这些影响输出的噪声是必要的。

　　PSRR是电路抑制来自于电源噪声能力的量化术语。它被定义为输入端到输出端的增益与电源到输出端增益的比值，即

　　

 

　　这里，A(s)=输入端到输出端的增益=Gm×Rout;Ap(s)=电源到输出端的增益=GMp×Rout。

　　因此

　　

 

　　这里，Gm为输入信号跨导;GMp为电源跨导。

　　1 改善PSRR的方法

　　为减小电源波动对输出端的影响，Gm必须增加而GMp必须减小。理想情况下，要完全排除电源波动的影响，就要使Gm无限大，而GMp为0。文中介绍了共源共栅技术，负反馈技术和采用附加电路。3种改善放大器电路PSRR的方法，并进行了仿真验证。

　　通过从VDD到输出端能够反方向影响电源波动的负增益改善PSRR，从而反映到放大电路的输出端。共源放大器为应用这一技术提供了支撑，结果已被证实。

　　2 共源共栅技术

　　2.1 简介

　　共源共栅技术，尽管增加了放大器的输出阻抗Rout，却也极大地增加了放大器电路的增益。然而，从电源VDD到输出端的增益仍然为1，与共源放大器相同。这样，共源共栅技术改善了PSRR，由于它增加了输入端到输出端的增益，而保持电源到输出端的增益为常数。

　　

 

　　然而，和共源放大器相比，共源共栅也带来了输出摆幅和3 dB频率点减小的不足。输出摆幅减小是由于Vd输出摆幅值要求较低。由于输出能力增加，输出端的频率点左移而导致3 dB频率的减小。

　　2.2 电路

　　共源电路如图1所示，它由一个PMOS管作为负载，以负载MOS管的偏置电路来估计放大器的PSRR。一个30 μA的电流源被用做放大器的偏置。这个共源放大器的增益可以仿真到3 dB频率为5.43 MHz8寸的356。由于电源端的增益AVDD为1，因此PSRR仍然为356。

　　

 

　　多级共源放大器如图2所示，它包括共源共栅NMOS晶体管M1和M2。这些晶体管的偏置电压由镜像电流源产生，并由M1分流。30μA的电流源被用来匹配共源放大器的偏置。尽管负载器件只包含单级MOS，没有级联，但放大器的增益为722，是原来的2倍。然而，由于输出阻抗增加，3 dB点的频率减小到3.57 MHz。