一种高线性度低失真跨导运算放大器的设计*

蒋思中，覃志松

(1.广西职业技术学院智能制造学院,广西 南宁 530226；2.桂林电子科技大学计算机与信息安全学院,广西 桂林 541004)

许多模拟集成电路如波形发生器、可变增益放大器、连续时间滤波器等[1-3],均使用OTA 作为其基本构件。其性能取决于OTA 的各种参数,例如线性,谐波失真,电流消耗,噪声以及跨导在输入电压范围内的变化等。通常要求OTA 在宽输入电压范围内具有良好的线性度,同时具有低谐波失真和低噪声。在差分OTA 中,偶数阶谐波由于其差分特性而变得无关紧要。但差分输出中奇数阶谐波分量会降低OTA 的线性度性能[4-5]。

为了提高OTA 的线性度,必须最小化差分对输出的奇数次谐波分量,从而降低由这些谐波引起的失真。为此,许多研究人员进行了各种尝试,例如采用源极退化[6]、伪差分对[7]、交叉耦合差分对[8]和电流分配[9]等技术。Soares C F T 等[10]和Hwang B W等[11]则尝试将上述技术进行结合从而减小失真,均获得了适合低频应用的线性度改善。但这些方法只是实现了有限的线性范围,且失真性能仍不够理想。

如前所述,OTA 在连续时间型滤波器的设计中起着重要的作用。在要求低噪声、低失调、电源电压较低的现代应用中,连续时间有源滤波器比开关电容滤波器更受关注。尽管开关电容(switched capacitor,SC)滤波器具有高精度和高可调谐性[12-13],但很难适用于低频应用。有源电阻-电容(Resistor-Capacitance,RC)滤波器使用运算放大器、电阻和电容。电阻和电容的尺寸使它们无法应用于频率很低的集成电路。因此,跨导放大器-电容(OTA-Capacitor,OTA-C)连续时间型滤波器[14]已成为现代低频应用的最佳选择之一,其中OTA 是设计这些滤波器的基本构件。……