原標(biāo)題：斬波運(yùn)算放大器中輸入電流噪聲和 偶次諧波折疊效應(yīng)的分析

斬波運(yùn)算放大器是一種特殊的電子放大器，它通過(guò)斬波技術(shù)（即將信號(hào)的波形進(jìn)行矩形化處理）來(lái)處理并放大輸入信號(hào)。關(guān)于斬波運(yùn)算放大器中輸入電流噪聲和偶次諧波折疊效應(yīng)的分析，可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行：

一、輸入電流噪聲分析

1. 輸入電流噪聲來(lái)源：

• 動(dòng)態(tài)電導(dǎo)的熱噪聲：這是斬波運(yùn)算放大器中輸入電流噪聲的一個(gè)主要來(lái)源。動(dòng)態(tài)電導(dǎo)本身會(huì)產(chǎn)生熱電流噪聲，而且其采樣操作還會(huì)將輸入斬波器上的電壓噪聲轉(zhuǎn)換為電流噪聲。

• 散粒噪聲：與輸入MOS開(kāi)關(guān)的電荷注入相關(guān)，也是輸入電流噪聲的一個(gè)重要來(lái)源。

• 時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)器噪聲：時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)生的kTCC噪聲電荷被采樣到開(kāi)關(guān)的柵極氧化層電容上，然后在每次斬波時(shí)流入放大器的輸入，從而形成噪聲。

2. 輸入電流噪聲與閉環(huán)增益的關(guān)系：

• 當(dāng)配置的閉環(huán)增益更高時(shí)，輸入電流噪聲以輸入斬波器處動(dòng)態(tài)電導(dǎo)的熱噪聲為主。

• 在某些情況下，如當(dāng)閉環(huán)增益較低時(shí)，由輸入斬波器的動(dòng)態(tài)電導(dǎo)采樣的運(yùn)算放大器寬帶電壓噪聲在總輸入電流噪聲中可能占主導(dǎo)地位。

二、偶次諧波折疊效應(yīng)分析

1. 定義與機(jī)制：

• 偶次諧波折疊效應(yīng)是指當(dāng)輸入電壓的頻譜包括斬波的多個(gè)偶次諧波頻率時(shí)，它們會(huì)全部折回到低頻，從而產(chǎn)生額外的電流噪聲。

• 斬波被認(rèn)為是一種調(diào)制技術(shù)，而不是采樣技術(shù)。然而，此動(dòng)態(tài)輸入電流基于采樣的輸入電壓而出現(xiàn)，不是基于連續(xù)輸入電壓而出現(xiàn)，因此會(huì)發(fā)生噪聲譜折疊。

2. 噪聲譜折疊效應(yīng)的影響：

• 噪聲譜折疊效應(yīng)會(huì)導(dǎo)致輸入電流噪聲譜密度增加，特別是在低頻范圍內(nèi)。

• 這使得運(yùn)算放大器的輸出電壓噪聲以較小的衰減到達(dá)輸入斬波器，進(jìn)一步影響放大器的性能。

三、降低輸入電流噪聲和偶次諧波折疊效應(yīng)的建議

1. 優(yōu)化斬波器的設(shè)計(jì)：通過(guò)改進(jìn)斬波器的開(kāi)關(guān)設(shè)計(jì)，如使用低噪聲的MOS開(kāi)關(guān)，可以減少散粒噪聲和時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)器噪聲的貢獻(xiàn)。

2. 選擇合適的閉環(huán)增益：根據(jù)應(yīng)用需求選擇合適的閉環(huán)增益，以平衡動(dòng)態(tài)電導(dǎo)的熱噪聲和由輸入斬波器的動(dòng)態(tài)電導(dǎo)采樣的運(yùn)算放大器寬帶電壓噪聲之間的比例關(guān)系。

3. 添加濾波處理：在放大后添加濾波處理環(huán)節(jié)，可以去除放大信號(hào)中的高頻噪聲和干擾成分，包括由偶次諧波折疊效應(yīng)產(chǎn)生的噪聲，從而進(jìn)一步提高信號(hào)的純度和穩(wěn)定性。

綜上所述，斬波運(yùn)算放大器中的輸入電流噪聲和偶次諧波折疊效應(yīng)是影響其性能的重要因素。通過(guò)深入理解這些現(xiàn)象的產(chǎn)生機(jī)制和影響因素，可以采取有效的措施來(lái)降低噪聲并提高放大器的性能。