在你的PCB CMOS差分放大器使用和布局

运算放大器电路在白色背景上

听回到你介绍电子产品类,你可能建立大量使用运算放大器的电路如上图所示。这些电路是根本的在处理模拟信号,以及操纵和生成的波形。

如果您正在使用一个SoC构建新设备为特定的应用程序,那么你可能不需要构建自己的放大器电路;这些放大器将集成到SoC和您可以放心,您的信号不会扭曲,只要你正确SoC布局。否则,你需要布置一些离散的组件和正确的路由互联。这就是它有助于了解CMOS差分放大器的区别和单端放大器。

单端和差分放大器

随着这些名字建议,这些不同类型的放大器使用单端或差分信号。在PCB层面,任何连接地面在一个单端放大器应引用相同的地平面。信号发送到放大器的输入应该引用相同的地平面相关连接放大器。这是类似于一个标准的逻辑门是做集成电路或类似的组件。

差分放大器,通常是一个模拟的输入差分信号,这意味着在每个输入电压有相同的峰电压和极性相反。然而,也可以使用微分数字信号差分放大器。放大器的电压被定义为反相之间的差异和非反相输入。这很好地提供了共模干扰抑制。

单端和差分放大器和单端输出

注意,一个微分放大器可以用于单端信号通过连接一个输入所需的潜在的(通常是地面)。在这种情况下,输入单端信号发送到放大器输入是参考输入接地。运算放大器实际上是微分放大器通常作为等效单放大器运行在这里描述的方式。为了提供放大,构造一个反馈回路之间的输出和输入之一;精确的放大和输出的极性取决于输入放大器的使用和反馈回路中出现的组件值。

注意,微分放大器可以微分输出(称为全差分放大器),也可以转换为单端输出的接地终端之一。全差分放大器,微分输出可用于多级微分放大器(即。级联放大器)。注意,一些CMOS差分放大器的共模电压输出可以独立于差动电压控制输出。多级放大器的共模输出上游阶段应该设置为零,以防止下游放大器进入饱和。

在CMOS差分放大器耦合

如果您正在构建一个多级CMOS差分放大器从离散的组件,那么你就需要确定最佳耦合方法使用放大器之间的阶段。你需要考虑放大器的带宽在确定正确的多级放大器的耦合方法。作为一个例子,RC耦合放大器之间通常使用阶段作为一个高通滤波器,有效地阻止任何直流偏置输出一个上游放大器。LC为无线电信号耦合也很有用,虽然小心LC滤波器的带宽将放大器之间的阶段。

无论您使用耦合方法,您需要确保使用高速时阻抗匹配或高频电路。当在高功率和高频率(即工作。在Tx的微波或mmWave信号链),你很可能需要每个放大级和阻抗匹配长度适合你的痕迹。Load-pull分析是一个理想的工具,它用于确定阻抗匹配,谐波平衡分析用于检查失真。使用调频信号时,你需要使用谐波平衡分析确定三阶互调的产品(3 oip)在单端或差分放大器电路。

如果您正在使用一个模拟集成电路是用一个CMOS工艺制作的,那么它可能会包含一个CMOS差分放大器的阶段。一个很好的例子是一个集成收发器单元。数据输入的单位可以使用微分信号接收数据,这将是一个CMOS差分放大器的输入。Rx和Tx,你会发现一个单端放大器运行接近饱和线性政权,分别。

这CMOS SoC可能包含至少一个CMOS差分放大器。

如果你使用CMOS波形放大器(即。,将模拟信号转换为方波通过利用高输入饱和的),那么您需要确保输出的模拟部分不交回。这种类型的波形利用谐波发生当一个放大器运行在饱和,这迫使一个周期输入模拟信号饱和输入和形成一个方波。高阶谐波内容可能会干扰其他敏感的模拟信号在你的董事会如果方波输出放大器穿越回上游模拟部分。

的伟大之处一个CMOS差分放大器(和其他放大器)的输入有很高的共模抑制比(CMRR;一个像样的放大器将CMRR ~很容易超过60分贝。不同模拟部分之间的干扰,或者模拟和新的方波会出现之间的共模噪声系统中其他地方。单端放大器,你会有一个反馈效应,提出了噪声地板在放大器的输出。差分放大器自然会过滤共模噪声,和你不会一再放大系统的不同部分之间的噪声。

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