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斩波放大器的仿真(tsmc28nm工艺)

2023-04-04 22:30 作者:步风临  | 我要投稿
  1.     无chopping放大器(开环)

增益仿真

CL=1p,-3dB约为445Hz,GBW=9.633MHz

 

噪声仿真(开环)



两种方法仿真得到的结果是一致的


400Hz内的等效输入噪声大小为71.37uV

闭环(单位增益负反馈)



结果是一致的

Tran仿真噪声(寻找噪声的PDF)

因为放大器的GBW=10M,我们选择在1Hz~20MHz,之间对噪声进行积分得:


可以看出此时,输入等效噪声比输出噪声略大。

将20M扩大至40M后,发现基本程收敛状态。


Tran仿真结果

的值为

,比noise仿真结果略小(存疑)

差分输出的方法类似。

失调电压

Testbench接成如下形式,当放大器的开环增益足够大时,Vinp-Vout即为放大器的失调电压Vos。


 


3σ值为15.0236mV

 

2.    带chopping的放大器

增益(pss+pac)

一般fs的选择为放大器的GBW两倍以上。

pss设置中Beat Frequncy选择50M(有两个时钟信号,另一个为100M)


可以看出增益有部分程度地下降

当选择Beat Frequncy为10M时,可以看出基频下增益几乎无差别


 


瞬态仿真(tran)



输入源为幅度为0.1m,频率为100K的正弦波,上图中Vout为chopping放大器之后的结果,Vout1为经过Notch Filter滤波器之后的结果,可以看出毛刺被消除了很多。

 

噪声仿真(pss+pnoise)


直观来看,输入等效噪声在低频处被抑制了很多。


在400Hz之内的等效输入噪声为1.398uV,是无chopping之前的等效输入噪声的1.96%。

失调电压

带斩波之后的放大器失调电压的仿真类似于之前,但因为多了时钟信号,Vos的表达式可借助value函数,选择特定时间的电压值(注意最好选择两次斩波中间的时刻)。类似于下面的表达式。


仿真结果如下:


3σ值为769.262uV。可以看到失调电压被抑制了很多。


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