一种低功耗低噪声高共模抑制斩波稳定放大器

作者：李大为; 吴昱灵

来源：中南民族大学学报(自然科学版), 2022, 41(01): 51-58.

• 心电图
• 低噪声
• 低功耗
• 斩波稳定

功耗、噪声、共模抑制比(Common Mode Rejection Ratio,CMRR)是生物医学传感器模拟前端(Analog frontend,AFE)电路设计最重要的3个指标.传统模拟前端常采用三运放仪表放大,电路功耗过大,同时其增益与共模抑制比都依赖输入电阻的匹配,CMOS工艺下20%的电阻误差往往导致CMRR漂移,增益精度不高.为了解决这一问题,提出了一种斩波稳定放大器电路(Chopper-Stabilized Differential Difference Amplifier,CHSDDA),该电路的增益由输入电容与反馈电容比值决定,由于电容制造误差低,其增益精度得到极大提升;滤波电阻的选择上采用可调伪电阻结构,不仅减小了电路面积,同时可避免共模抑制比受到电阻精度的影响;此外,部分电路采用亚阈值偏置,降低了功耗.该电路基于TSMC 250 nm CMOS工艺,仿真结果显示,该电路实现了22.5 dB的差分增益和49.7 dB的CMRR,相位裕度为87.2°.在0.1 Hz至100 Hz的带宽内,等效输入参考噪声仅为15μVrms,同时,总电流消耗仅为80μA,可扩展至其他低功耗应用.

• 单位
  电子信息工程学院; 中南民族大学