射頻識別閱讀器中信道選擇濾波器的設計

　　圖3給出了FBDDA的示意圖及按照負反饋方式構成的全差分緩沖器結構。FBDDA的輸入輸出關系可以表示為:

　　Ao 為理想狀態下運放的開環增益。當采用負反饋時可以得到如下的關系:

　　以上關系僅當Aoy ] 時才可以成立， 所以在設計運放時開環增益越大越好。

　
圖3 FBDDA 與全差分緩沖器

　　圖4所示為FBDDA。圖4( a)是一種兩級結構的運算放大器， 是FBDDA的核心電路， 圖4( b)與圖4( c)所示電路分別用來穩定運算放大器第一級輸出與第二級輸出的共模電平。運算放大器的第一級放大器由兩個差分對構成， 使得電路具有四個輸入端。為了獲得良好的噪聲系數， 電路的輸入管為PMOS管(M9、M10、M11、M12 )， 負載管為NMOS 管(M15、M16 )。運算放大器的第二級為共源級結構，輸入管采用NMOS管(M14、M17 )， 負載管采用PMOS管(M6、M18 )。電路采用米勒補償電容(Cc )和調零電阻(Rc )以保證運放的閉環穩定性。經過計算可以得到全平衡差動電路的小信號增益如下式所示:

圖4 全差分差動放大器電路

　　其中gm 和ro 分別表示MOS管的跨導和輸出電阻。

　　為了提高運放的增益， 可以增大gm 和ro。經過計算放大器的等效輸入熱噪聲可表示為:

　　其中K為波耳茲曼常數( 1. 38 @10-23J/K)， T 為開爾文溫度。從上式可以看出， 要減小整個運放的噪聲，輸入管應使用較大寬長比的PMOS管， 負載管應使用較小寬長比的NMOS管。一般的共模反饋電路在設計時都是放在第二級的輸出端， 用來穩定運放的輸出電壓[ 8]。本文為了滿足在所有工藝角中運算放大器的性能， 在運放的第一級也添加了共模反饋電路， 用來穩定第一級的輸出電平。本文設計的兩種不同結構的共模反饋電路如圖4( b)、4( c)所示。