斩波放大器的设计
CMOS磁场传感器芯片中斩波放大器的设计
ｓ ｂｌ ａ ｉ ｃ ｎｑ ｅ ｔ ｖ ｒｏ ｅ ｌｗ ｆ ｑ ｅ ｃ ｏｓ ｄ ｄ ｉ ￣ ｅ ．ｎ ｏｄ ｒｔ ｌ ｎ ｔ ｅ ｒ ｓ ｕ ｆ ｅ ｕ ｅ ｉｐ ｔ ｔ ｉｚ ｔ ｎ ｔ ｈ ｉ ｏ ｅ ｃ ｍｅ ｔ ｒｕ ｎ ｙ ｎ ｉ ａ ｒ ｔｐ ａ ｉ ｏ ｅ ｕ ｏ ｈ ｏ ｅ ｅ ｎ ｆ ｍｓ Ｉ ｒｅ ｏ ｅｉ ａｅ ｔ ｉ ａ ｏ ｓ ｔｄ ｅ ｔ ｔ ｎ ｕ ｍｉ ｈ ｅ ｄｌ ｏｈ
大器是传感器信号处理 电路 的关键 。普通 Ｃ Ｓ ＭＯ 放大器直流失
要是 １ｆ噪声 ） 在于低频 ， ／ 存 如果 能将 输入 的直 流信号 （ 或缓慢 变化 的信号 ） 调制到 没有 １ｆ噪声 的高频 ， 后经 过具有 低频 ／ 然 噪声 的放大器放大 ， 再将 放大 后的信 号解调 回原信 号频率 （ 解 调的过程 同时也把 放大器 的低频 噪声 调制到高 频上 ）这 样就 ， 实现有用信号 和放 大器 的噪声 、 失调 的分离 ， 以较 好地 解决 可 抑制温漂和放 大微 弱直 流信号 的矛盾 ＿ 。这 就是斩 波技术 的 ３ Ｊ
０ 引 言
１１ 斩波技术 的原理 ．ห้องสมุดไป่ตู้
斩波稳定技 术是一 种调制 技术 。Ｃ Ｏ 放 大器 的噪声 （ Ｍ Ｓ 主
位置传感器取 代碳 刷换 向器使 得无刷 直流 电机具 有高 效 率、 高可靠性 ， 寿命 长、 调速 方便 的优点 ， 考虑 到传感 器 的体 积 和性能 ， 常用 的传 感器是 磁敏 开关式 传感器 ＿ ， 】 目前 使用 最广 Ｊ 泛 的是霍尔传感器 ， 因此 研究具 有高精 度 、 高可靠 性 的霍 尔传 感器成为迫切的要求。 集成传感器中霍尔 片产 生的霍 尔信号非 常微 弱 ， 般在几 一 ｍ Ｖ到几 十 ｍ Ｖ左右 ， 设计 一个 能够精 确放 大该 霍尔 信号 的放
斩波运放原理
斩波运放原理
斩波运放原理是一种基于仿真技术的特殊运放设计，它能够有效地抑
制噪音和失真，提升放大器的性能。
以下是斩波运放原理的详细介绍：
第一步：信号输入
在斩波运放中，信号首先被放大器输入端接收。
该信号可能是外部源
发出的声音、音乐或数字信号等。
接下来，输入信号被送入前置放大
电路中进行增益处理。
第二步：斩波
斩波是指采用最大/最小切断电压的方法。
它是斩波运放原理的核心，
通过该方法可以有效地消除电路中的噪声和失真信号。
在斩波运放中，斩波器将输入信号的幅度与一个特定的参考电压进行比较，并根据比
较结果选择是否将信号强行截断。
当幅度大于参考电压时，斩波器将
信号截断至一个预设的最大电压值，以防止信号过大而损坏设备；当
幅度小于参考电压时，斩波器则将信号截断至一个预设的最小电压值，以防止信号被随机噪声和其他干扰信号所污染。
第三步：放大
在经过斩波器之后，信号被送入放大电路中进一步放大。
在这一步骤中，斩波运放的放大电路采用了多个放大级，以确保电路的稳定性和
噪声抑制性能。
第四步：输出
在放大之后，信号被送入输出级，并输出到负载上。
斩波运放的输出
级采用了冲击电流稳定电路来保证输出的稳定性和可靠性。
综上所述，斩波运放的工作原理可以总结成以下几个步骤：信号输入、斩波、放大和输出。
通过斩波器的作用，斩波运放能够有效地抑制噪
声和失真，提升放大器的性能，并被广泛应用于各种音频和电子设备中。
ICL7650斩波稳零运算放大器的原理及应用
ICL7650斩波稳零运算放大器的原理及应用ICL7650是公司利用动态校零技术和工艺制作的斩波稳零式高精度运放，它具有输入偏置小、失调小、增益高、共模抑制能力强、响应快、漂移低、性能稳定及价格低廉等优点。
1 芯片结构
ICL7650采纳14脚双列直插式和8脚金属壳两种封装形式，图1所示是最常用的14脚双列直插式封装的引脚罗列图。
各引脚的功能解释如下：
CEXTB：外接CEXTB；
CEXTA：外接电容CEXTA；
－IN：反相输入端；
＋IN：同相输入端；
V－：负电源端；
CRETN：CEXTA和CEXTB的公共端；OUTCLAMP：箝位端；
OUTPUT：输出端；
V＋：正电源端；
INTCLKOUT：时钟输出端；
EXTCLKIN：时钟输入端；
时钟控制端，可通过该端挑选用法内部时钟或外部时钟。
当挑选外部时钟时，该端接负电源端（V－），并在时钟输入端（EXTCLKIN）引入外部时钟信号。
当该端开路或接V＋时，将用法内部时钟去控制其它电路的工作。
2 工作原理
ICL7650利用动态校零技术消退了CMOS器件固有的失调和漂移，从而挣脱了传统斩波稳零电路的束缚，克服了传统斩波稳零的这些缺点。
ICL7650的工作原理2所示。
图中，MAIN是主放大器（CMOS运算放大
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基于斩波技术的CMOS运算放大器失调电压的消除设计
图 ３ 斩波调制电路
由互补相位的时钟信号来控制放大电路的输入及输 出以实现信号的斩波放大功能。其中，电容 Ｃ ｉｎ 表 示主放大器的差分输入电容， Ｖ Ｔ ＋和 Ｖ Ｔ －代表差分 输入信号， Ｒ Ｓ 是输入信号源的内阻。 这种电路简单且易于控制，但会因 Ｍ Ｏ Ｓ 开关 管的时钟馈通效应额外引入残余失调电压。这里， 时钟馈通效应是指当开关闭合时ＭＯＳ管沟道中存储 的电荷将注入到源漏端的寄生电容中， 它会导致主 放大器输入端有尖峰电压 Ｖ ｓｐｉｋｅ出现。 由这种尖峰电 压所引入的放大器输入失调电压称为残余失调电 压。时域下的尖峰信号如图 ４，这里 τ 表示尖峰信 62
Hale Waihona Puke 60半导体技术第 ２８ 卷第 ８ 期
二 Ｏ Ｏ 三年八月
ＥＤＡ 技术专栏
技术主要有三种：自动调零（Ａ Ｚ ） 、相关双采样 技术（Ｃ Ｄ Ｓ ）和斩波技术（Ｃ Ｈ Ｓ ） 。其中，自 动调零技术是先采样和保持失调电压， 再从信号中 减去失调电压部分 ； 相关双采样技术是自动调零技 术的一个特殊例子， 它能实质性地减少低频 １／ ｆ 噪 声， 却会增加放大器的热噪声， 且还会残余下由于 开关管的时钟馈通效应所引入的失调电压 ［３］ ；斩波 技术则是通过把输入信号和开关型方波信号耦合，
Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ＣＭＯＳ ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ ｆｏｒ ｅｌｉｍｉｎａｔｉｎｇ ＤＣ ｏｆｆｓｅｔ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｃｈｏｐｐｅｒ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
ＷＵ Ｓｕｎ－ｔａｏ， ＬＩＮ Ｆａｎ， ＧＵＯ Ｄｏｎｇ－ｈｕｉ， ＬＩ Ｊｉｎｇ
（ Ｐｅｎ－Ｔｕｎｇ Ｓａｈ ＭＥＭＳ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｅｎｔｅｒ， Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ， Ｘｉａｍｅｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｘｉａｍｅｎ ， ３６１００５， Ｃｈｉｎａ ）
一种斩波失调稳定仪表放大器的研究与设计
一种斩波失调稳定仪表放大器的研究与设计[导读] 采用斩波失调稳定技术设计了一种包括辅助运放和主放大器的仪表放大器。
辅助运放采用内置解调器结构，形成低噪声和低失调电压来调节主运放的噪声和失调，使输出极点成为主极点，无需低通滤波器。
仪表放大器的带宽由主运放决定。
本电路采用TSMC 0.35 μm 5 V混合信号工艺设计，利用Cadence公司Spectre进行仿真。
结果表明，电路开环增益达87.3 dB，增益带宽积12 MHz，共模抑制比可达117 dB。
仪表放大器是把关键元件集成在放大器内部，它源于运算放大器，但优于运算放大器。
其低噪声、低失调、高共模抑制比、高输入阻抗等是仪表放大器的重要指标。
目前降低1/f噪声和失调的方法有:微调技术、自动归零技术和斩波技术。
微调技术无法降低放大器的1/f噪声和温度漂移。
自动归零技术是一种采样技术，通过对低频噪声、失调进行采样，然后在运算放大器的输入或输出端，把它们从信号的瞬时值中减去，实现对1/f噪声和失调的降低，因为该技术对宽带白噪声是一种欠采样过程，所以会造成白噪声的混叠[1]。
斩波技术采用调制和解调的方法，把1/f噪声和失调调制到高频端，再经过低通滤波器滤除，而有用信号经过调制后，又解调到基带，这种技术没有白噪声混叠的缺点，但是其斩波频率限制了其带宽。
本文设计的仪表放大器，同时应用了斩波稳定技术[2]和自动归零技术[3]来降低1/f噪声和失调电压的影响，具有高的共模抑制比、低失调电压以及能够动态补偿失调电压的特点。
1 斩波技术的基本原理斩波原理图如图1所示。
斩波技术通过把输入信号和方波信号调制，再经同步解调和低通滤波后得到所需要的信号，它实质上并没有消除失调，而是把失调电压和低频噪声调制到高频，然后通过低通滤波器把高频处的失调电压和噪声滤除掉。
在理想情况下，斩波运放能够完全消除直流失调和低频噪声(主要是1/f噪声)。
斩波调制原理如图1所示，假设Vin、V out分别是输入、输出信号电压，A为放大器的增益，Vch是周期性方波信号，fch2 斩波失调稳定技术斩波过程会产生很多混频产物，包括斩波频率和输入信号的和、差项。
毕业论文开题报告：chopper放大器电路及版图设计
毕业论文开题报告：chopper放大器电路及版图设计毕业论文开题报告：chopper放大器电路及版图设计毕业论文开题报告：chopper放大器电路及版图设计:2013-5-12 15:54:07毕业设计（论文）开题报告本科 2007 级信息科学与工程学院电子科学与技术专业设计（论文）题目chopper放大器电路及版图设计起讫日期2011.01.20——2011.06.01 设计地点实验室2011年 02月 18 日一、选题的依据和意义从上世纪70 年代起,斩波技术就被用于减小比较器中MOS 放大器失调电压影响。
一般而言,斩波运放是低自调零技术：先对失调电压进行采样和保持 ,在从信号中减去这部分失调电压；相关双采样技术：自调零技术的一个特殊例子，它能实质性的减少低频的 1/ f 噪声，但是却会增加放大器的热噪声，而且还会残余下由于开关管的时钟馈通效应所引入的失调电压；斩波技术：是通过把输入信号和开关型方波信号耦合，再经同步解调和低通滤波后得到非线性小的信号，它并没有实质性的消除失调，而是调制到了高频。
在理想情况下，斩波稳定运放应该能完全消除直流失调和低频(主要是 1/ f )噪声三．论文的基本内容，拟解决的主要问题本课题设计一个应用在生物电信号的低噪声Chopper放大器电路，并完成其版图设计。
主要任务是利用Candence仿真工具对斩波运算放大器做了完整的设计，经过理论分析，电路设计，电路仿真使其基本实现了预期所设定的运放指标，体现出了斩波运放的优越所在。
该运算放大器通过将低频噪声调制到高频段，从而降低了电路的低频噪声。
本设计需要解决的问题：1.掌握Chopper放大器的基本原理、模拟集成电路设计方法和版图设计方法。
2.利用Candence仿真工具对斩波运算放大器做了完整的设计.3.进行版图设计，并验证。
四、论文计划进度2011-3-1---2011-3-31 查阅相关资料，掌握Chopper 放大器的电路基本原理；2011-4-16---2011-4-31 熟悉candence工具，进行Chopper放大器的电路设计。
斩波放大电路工作原理
斩波放大电路工作原理
1 斩波放大电路概述
斩波放大电路是一种常用于音频放大的模拟电路，通过对原始音频信号斩波处理（即将信号“削平”），再通过放大电路放大信号，以达到音频信号放大的目的。
2 斩波放大电路的工作原理
斩波放大电路主要由切割电路和放大电路两部分组成。
切割电路通常由一个比较器构成，将输入信号与参考电平进行比较，输出一个经过斩波处理的脉冲信号，然后将其送入放大电路中进行放大。
放大电路则是将经过斩波处理过的脉冲信号进行放大的部分。
放大电路通常采用集电极跟随电路或共射放大电路的形式，对信号进行放大，并通过耦合电容进行耦合，最终输出增幅后的音频信号。
3 斩波放大电路的优缺点
优点：斩波放大电路设计简单、成本低廉，而且能够提供比较大的放大倍数，使其在音频放大方面得到了广泛的应用。
同时，斩波放大电路还能够有效地消除信号中的噪音和杂波。
缺点：斩波放大电路在斩波处理的过程中，将输入信号量化处理为包括0和1的两个数值，因此会产生非线性失真，造成一些高频信号损失。
此外，斩波放大电路对于输入的信号幅值和频率范围较为敏
感，对误比特率（BER）较高的数字信号处理效果较差，因此不适合处理数字信号。
4 总结
斩波放大电路是一种常用于音频放大的电路，通过切割电路和放大电路的协同工作，可以将原始音频信号斩波处理后放大输出，达到音频放大的目的。
虽然斩波放大电路存在一些缺陷，但在实际应用中仍然有着广泛的应用。
斩波放大
图 7 – 信号 v(t)的傅里叶变换 调制就是用方波乘以信号 v(t)，该方波的角频率为 ω c ，幅值在+1 与−1 之间变动。这个调制信 号的傅里叶表达式为：
S (t ) = 2∑
n =1
∞
sin(
nπ ) 2 cos( nω t ) c nπ ( ) 2
∞
（1）
将初始信号 v(t)与式（1）相乘就得到被调制信号：
因此，如图 8 所示，被调制信号的傅里叶变换为：
（3）
图 8- 被调制信号 解调
的傅里叶变换
式（2）中的被调制信号 Vm (t ) 被放大 A 倍，然后解调。在同步解调方式中，将式（1）与 被放大的信号相乘就得到：
Vd (t ) = 4 Av (t )∑
nn( 2 cos( nω t ) 2 cos( mω t ) c ∑ c nπ mπ m =1 ( ( ) ) 2 2
试验三：CMOS斩波稳定放大器
本试验旨在介绍（1）互补金属氧化物半导体（CMOS）晶体管的特性；（2）斩波稳定放 大器的操作。CMOS在电子应用中非常重要，如在起博器，电子表和手持计算器中，因为功耗 对这些仪器来说非常重要。CMOS器件由一对n沟道和p沟道晶体管组成，这两个晶体管在导通 与截止状态下都没有功率消耗。只有在状态转换时，才会有功率消耗。电源通常是电池或直流 供电器。因此，在低频条件下，互补金属氧化物半导体器件比其他技术器件的功率消耗更少。 斩波稳定放大器主要用在消除电路的低频漂移（如由于温度变化而带来的电压漂移），以 及低频噪声（如50赫兹的工频电压源带来的影响）。斩波稳定放大器普遍应用于光电子学，光 被机械式地斩波放大，最后被解调，从而检测出系统的特性。 增强型金属氧化物半导体场效应晶体管
斩波稳零放大电路
斩波稳零放大电路
斩波稳零放大电路是一种常见的电路设计，它可以在电路中实现对信号的放大和滤波功能。
在实际应用中，斩波稳零放大电路被广泛用于各种电子设备中，如音频放大器、电视机、收音机等。
斩波稳零放大电路的主要原理是使用一个斩波器和一个稳零器来实现对信号的处理。
斩波器可以将输入信号的幅值限制在一定范围内，从而避免由于输入信号过大而导致的电路失真。
稳零器则可以对信号进行滤波，去除其中的高频噪声和干扰信号。
在实际设计中，斩波稳零放大电路可以采用多种不同的电路结构。
其中比较常见的是使用运算放大器作为放大电路的核心部件。
运算放大器具有高增益、高输入阻抗和低输出阻抗等特点，可以实现对输入信号的高精度放大。
同时，运算放大器还可以与外部电路组合使用，实现对输入信号的滤波、整流、平均等功能。
当然，在实际应用中，斩波稳零放大电路的设计还需要考虑多种因素，如输入信号的频率、幅值、噪声等。
为了获得更好的性能和稳定性，设计者需要采用合适的电路结构、元器件参数和信号处理算法等手段。
总之，斩波稳零放大电路是一种非常实用的电路设计，可以为电子设备提供高质量的信号处理功能。
在今后的应用中，我们相信这种电路设计将会得到更加广泛的应用和发展。
可稳定放大1001倍的斩波放大器电路及原理分析
可稳定放大1001倍的斩波放大器电路及原理分析
电路的功能
斩波放大器用来测量微弱的电压，过去一直采用机械式斩波放大器，后来改为半导体开关式，使放大器具有良好的直流特性。
现在大多使用单片斩波稳定的OP放大器。
它具有普通放大器得不到的失调电压及温度漂移等特性。
若在数百赫的波段斩波，则宽带噪声很高，各级电路不加低通滤波器电路就不能使用。
所以本电路适合在信号频率低、电压很小的情况下使用。
电路工作原理MAX420是一种单处斩波OP放大器，电源电压为正负
15V（ICL7650电源电压为正负15V），具有良好的输入特性。
输入失调电压
1UV、输入漂移0.02UV/度，输入偏流100PA，输入电阻10的12次方欧，开路增益150DB等，这些都是25度时的标准参数，普通差动放大器是得不到这样的参数值的。
相反，它的交流特性却不太好。
在转换速度为0.5V/US、GB积为500KHZ、输入换算噪声是以在DC~10HZ的窄频带下，电平为1.1UVP-P、加低通滤波器为前提条件的。
它与普通OP放大器的不同之点在于必须有2个电容器（C2，C3）用来保持失调电压为0，斩波频率约400HZ。
开路增益很大，为150DB，即使选定A=1001倍，仍可得到151-60=90DB的环路增益，所以这是一种工作稳定、输入电阻很高、适用于高精度的放大器。
因为A1的输入失调电压放大1001倍以后为1MV，所以可用后级的低通滤
波器调零。
输入信号很小，所以要在A1输入端并联C1，滤除高频。
C1的值根据使用
环境确定。
至于RF噪声的滤除，采用LCN型滤波器效果很好。