基于0.13μm CMOS工藝的快速穩定的高增益Telescop

近年來，軟件無線電(Software Radio)的技術受到廣泛的關注。理想的軟件無線電臺要求對天線接收的模擬信號經過放大后直接采樣，但是由于通常射頻頻率(GHz頻段)過高，技術上所限難以實現，而多采用中頻采樣的方法。而對于百兆赫茲的射頻段，可以直接射頻帶通采樣，這就要求采樣系統有高的分辨率，而且其Nyquist頻率要求比較高。本文設計的用于軟件無線電臺12 b A/D轉換器中的高精度，高速運算放大器，采用了增益提高電路，在不影響頻率響應的同時，得到普通運放所達不到的高增益。

1 高精度，高速度模數轉換器對運算放大器指標的要求

為了達到12 b的A/D,第一級轉換器出來的信號誤差必須要小于后級所能辨認的最小精度,比如本文需要設計第一級的運算放大器，他后面一級的最小分辨力是10 b，那么，所設計的這個放大器的誤差系數

本文設計的運算放大器，用在12 b模數轉換器中，模數轉換器采用流水線結構，每一級的比特數為2.5 b，電路的方框圖如圖1所示。

圖1中放大器接成負反饋形式，CS是輸入采樣電容，Cf是環路反饋電容，在2.5 b每級的應用中，CS=3Cf，閉環增益是4倍，這種2.5 b每級的結構，比傳統的1.5 b每級的結構，放大器的數目減少了一半，可是由于閉環放大倍數變大了1倍，所以，反饋因子減小到一半，可以算出，運放的反饋因子大約為：

上式中的β為反饋系數，Copamp是運算放大器的反饋電容。

運算放大器可能會導致靜態誤差和動態誤差，靜態誤差是由于運放的直流增益不可能為無窮大而導致的，而動態增益是由于運放的響應速度不可能為無窮快而導致的，經過分析，可以得到靜態誤差的方程，表示為直流增益ADC和反饋系數的函數，如下：

為了分析所設計的運算放大器的速度要求，需要把所能容忍的誤差系數和電路的建立時間(Settling Time)聯系起來，為了便于分析，我們先分析環路中只有一個主極點的情況，利用一階響應三要素法，因為需要設計的模數轉換器的工作頻率是100 MHz，所以放大器的建立時間tsettle要小于4.5 ns，立即可以得到放大器的單位增益帶寬為：

利用式(2)，式(3)，可以得到滿足12 b A/D轉換器要求的指標，如表1所示。