改善放大器電路電源抑制比的方法

摘要 在實際應用電路時，噪聲及波動經常不知不覺會引入到供電電壓中，從而影響輸出端電壓。為使電路穩定，需消除或抑制所產生的噪聲。文中討論了3種改善放大器電路電源抑制比(PSRR)的方法：共源共柵方法、反饋技術、設計附加的能夠減小電源對輸出端電壓增益影響的電路。通過3種技術的仿真數據輸對比，其能維持較高的增益值，對有級聯放大器的電路設計有益，附加電路能夠滿足電源波動穩定性的需求。
關鍵詞 共源共柵；共源放大器；負反饋；PSRR

在實際應用一個電路時，噪聲和波動常會在不知不覺時被引入到供電電壓中，從而影響輸出端電壓。為此，要使電路穩定，就必須消除或抑制這些噪聲?；谶@個原因，弄清楚由供電電壓導致的噪聲，在輸出端是如何表現的以及如何測量并削弱這些影響輸出的噪聲是必要的。
PSRR是電路抑制來自于電源噪聲能力的量化術語。它被定義為輸入端到輸出端的增益與電源到輸出端增益的比值，即

這里，A(s)=輸入端到輸出端的增益=Gm×Rout；Ap(s)=電源到輸出端的增益=GMp×Rout。
因此

這里，Gm為輸入信號跨導；GMp為電源跨導。

1 改善PSRR的方法
為減小電源波動對輸出端的影響，Gm必須增加而GMp必須減小。理想情況下，要完全排除電源波動的影響，就要使Gm無限大，而GMp為0。文中介紹了共源共柵技術，負反饋技術和采用附加電路。3種改善放大器電路PSRR的方法，并進行了仿真驗證。
通過從VDD到輸出端能夠反方向影響電源波動的負增益改善PSRR，從而反映到放大電路的輸出端。共源放大器為應用這一技術提供了支撐，結果已被證實。

2 共源共柵技術
2．1 簡介
共源共柵技術，盡管增加了放大器的輸出阻抗Rout，卻也極大地增加了放大器電路的增益。然而，從電源VDD到輸出端的增益仍然為1，與共源放大器相同。這樣，共源共柵技術改善了PSRR，由于它增加了輸入端到輸出端的增益，而保持電源到輸出端的增益為常數。

然而，和共源放大器相比，共源共柵也帶來了輸出擺幅和3 dB頻率點減小的不足。輸出擺幅減小是由于Vd輸出擺幅值要求較低。由于輸出能力增加，輸出端的頻率點左移而導致3 dB頻率的減小。
2．2 電路
共源電路如圖1所示，它由一個PMOS管作為負載，以負載MOS管的偏置電路來估計放大器的PSRR。一個30 μA的電流源被用做放大器的偏置。這個共源放大器的增益可以仿真到3 dB頻率為5．43 MHz8寸的356。由于電源端的增益AVDD為1，因此PSRR仍然為356。

多級共源放大器如圖2所示，它包括共源共柵NMOS晶體管M1和M2。這些晶體管的偏置電壓由鏡像電流源產生，并由M1分流。30μA的電流源被用來匹配共源放大器的偏置。盡管負載器件只包含單級MOS，沒有級聯，但放大器的增益為722，是原來的2倍。然而，由于輸出阻抗增加，3 dB點的頻率減小到3．57 MHz。