中心議題：

• 改善PSRR的方法

解決方案：

• 共源共柵技術
• 負反饋技術
• 附加電路方法

在(zai)實(shi)際(ji)應(ying)用(yong)一(yi)個(ge)電(dian)路(lu)時(shi)
，噪(zao)聲(sheng)和(he)波(bo)動(dong)常(chang)會(hui)在(zai)不(bu)知(zhi)不(bu)覺(jiao)時(shi)被(bei)引(yin)入(ru)到(dao)供(gong)電(dian)電(dian)壓(ya)中(zhong)
，從(cong)而(er)影(ying)響(xiang)輸(shu)出(chu)端(duan)電(dian)壓(ya)。為(wei)此(ci)，要(yao)使(shi)電(dian)路(lu)穩(wen)定(ding)，就(jiu)必(bi)須(xu)消(xiao)除(chu)或(huo)抑(yi)製(zhi)這(zhe)些(xie)噪(zao)聲(sheng)。基(ji)於(yu)這(zhe)個(ge)原(yuan)因(yin)
，弄(nong)清(qing)楚(chu)由(you)供(gong)電(dian)電(dian)壓(ya)導(dao)致(zhi)的(de)噪(zao)聲(sheng)，在(zai)輸(shu)出(chu)端(duan)是(shi)如(ru)何(he)表(biao)現(xian)的(de)以(yi)及(ji)如(ru)何(he)測(ce)量(liang)並(bing)削(xue)弱(ruo)這(zhe)些(xie)影(ying)響(xiang)輸(shu)出(chu)的(de)噪(zao)聲(sheng)是(shi)必(bi)要(yao)的(de)。

PSRR是電路抑製來自於電源噪聲能力的量化術語。它被定義為輸入端到輸出端的增益與電源到輸出端增益的比值
，即

這裏，A(s)=輸入端到輸出端的增益=Gm×Rout；Ap(s)=電源到輸出端的增益=GMp×Rout。

因此

這裏，Gm為輸入信號跨導；GMp為電源跨導。

1 改善PSRR的方法

為減小電源波動對輸出端的影響，Gm必須增加而GMp必須減小。理想情況下，要完全排除電源波動的影響，就要使Gm無限大
，而GMp為0。文中介紹了共源共柵技術
，負反饋技術和采用附加電路。3種改善放大器電路PSRR的方法，並進行了仿真驗證。

通過從VDD到輸出端能夠反方向影響電源波動的負增益改善PSRR，從而反映到放大電路的輸出端。共源放大器為應用這一技術提供了支撐，結果已被證實。

2 共源共柵技術

2．1 簡介
共源共柵技術，盡管增加了放大器的輸出阻抗Rout
，卻也極大地增加了放大器電路的增益。然而，從電源VDD到輸出端的增益仍然為1
，與共源放大器相同。這樣
，共源共柵技術改善了PSRR，由於它增加了輸入端到輸出端的增益，而保持電源到輸出端的增益為常數。

然而，和共源放大器相比，共源共柵也帶來了輸出擺幅和3 dB頻率點減小的不足。輸出擺幅減小是由於Vd輸出擺幅值要求較低。由於輸出能力增加，輸出端的頻率點左移而導致3 dB頻率的減小。
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2．2 電路
共源電路如圖1所示，它由一個PMOS管作為負載
，以負載MOS管的偏置電路來估計放大器的PSRR。一個30 μA的電流源被用做放大器的偏置。這個共源放大器的增益可以仿真到3 dB頻率為5．43 MHz8寸的356。由於電源端的增益AVDD為1，因此PSRR仍然為356。

多級共源放大器如圖2所示
，它包括共源共柵NMOS晶體管M1和M2。這些晶體管的偏置電壓由鏡像電流源產生，並由M1分流。30μA的電流源被用來匹配共源放大器的偏置。盡管負載器件隻包含單級MOS
，沒有級聯，但放大器的增益為722，是原來的2倍。然而，由於輸出阻抗增加，3 dB點的頻率減小到3．57 MHz。

2．3 仿真結果及輸出曲線

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在共源電路裏

，可看到AVDD=1。這意味著波動從電源VDD無衰減的傳遞到輸出端，由此發現PSRR=放大器的增益，因而為了增加電路的PSRR，這一技術更趨向於增加電路的增益。然而，該方法的主要不足在於其低的輸出擺幅，其應用受到了頻率較低的限製，在高頻時PSRR較低。

3 負反饋技術

3．1 簡介
youyufufankuibaozhengleshuchuduandianyagensuishuruduandianya，wendingledianlu。qieyizhilelaizixiangdianyuandengqitajiediandeganrao，binggeichulejiaodidedianyuandaoshuchuduandezengyi，yinergaishanlezhenggedianludePSRR。

3．2 電路
為構建負反饋方法改善PSRR，對一種帶有負反饋的共源放大電路進行了仿真
，並與圖1中仿真的不帶負反饋的共源放大器進行了比較。負反饋的電路如圖5所示，輸出電壓被采樣並控製M6，由M6的電流通過R0轉換為電壓，輸出電流及M0的輸入電流混合構成。負載器件是PMOS管，其偏置電壓由一鏡像電路產生。在設計過程中，其電阻值是關鍵，因為它決定著增益和PSRR值之間的平衡。電阻值過大會損失增益。

3．3 仿真結果及輸出曲線
在使用負反饋的電路中
，AVDD值已減小到0．293。最後PSRR得(de)已(yi)改(gai)善(shan)。負(fu)反(fan)饋(kui)把(ba)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)強(qiang)加(jia)於(yu)輸(shu)入(ru)電(dian)壓(ya)，從(cong)而(er)穩(wen)定(ding)了(le)電(dian)路(lu)。因(yin)此(ci)
，它(ta)能(neng)抑(yi)製(zhi)任(ren)何(he)從(cong)其(qi)他(ta)節(jie)點(dian)像(xiang)電(dian)源(yuan)等(deng)的(de)波(bo)動(dong)，即(ji)使(shi)隻(zhi)有(you)很(hen)低(di)的(de)電(dian)源(yuan)到(dao)輸(shu)出(chu)節(jie)點(dian)的(de)增(zeng)益(yi)值(zhi)。因(yin)此(ci)使(shi)用(yong)其(qi)它(ta)方(fang)法(fa)像(xiang)共(gong)源(yuan)共(gong)射(she)電(dian)路(lu)、增益提升等來增加這一電路的增益，應用相同的反饋電路將極大地隨增益而改善電路的PSRR。

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4 附加電路方法

4．1 簡介
附加電路是為提供消除在正常電路中電源對輸出的影響
，而搭建的從VDD到輸出的負增益通道作為設計目標。由於負增益消除了VDD對輸出節點的影響，改善PSRR值的GMp減小了。

4．2 電路
帶附加電路的共源電路如圖7和圖8所示
，消除了使用工作以線性範圍內的共源放大器
，從VDD到輸出節點電源波動的影響。

由於共源放大器為反相輸出，由M14放大後的VDD波動，明顯影響了經過輸出節點晶體管M3的VDD波動。附加電路法使增益和PSRR值達到了平衡。隨著增益的增加，PSRR值則減小。

給出了兩種電路仿真如圖9和圖10所示
，其中第一個工作在高增益下，相應的PSRR較低。M14有電源電壓VDD提供門限電壓

，使其有較高的Vgs值
，導致其工作在線性區域。輸入晶體管M0工作在很高R0和跨導Gm的飽和區。因而M14也被驅動工作在飽和區，而增加了它的R0和Gm值
，盡管它工作在線性區。結果發現此電路有很高的整體增益和AVDD值以及很低的PSRR。

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在第2個仿真裏，輸入晶體管M0工作在飽和區，卻在線性區的邊緣。因此，晶體管M14和M10工作在較深的線性區，減少M14消耗的等效電阻Ra。結果，放大器的增益有所下降，同樣AVDD的值也會下降。最後

，電路的PSRR徹底改善了整個放大器的增益

，且能夠在第二級放大器中得到改善

，並維持較高的PSRR值。

4．3 仿真結果及輸出曲線
通過使用消除電源波動影響的附加電路，改善了PSRR。但由於輸出阻抗上附加電路的影響
，整個電路的增益依然有待於改變。從上述結果看
，整個電路將獲得一個增益與PSRR的平衡。

然而，這一電路的3 dB頻率點與使用負反饋技術相比較低，盡管附加的MOSFET增加了輸出節點的負載電容，極點左移而3 dB頻率變低。低增益和高PSRR放大器，能通過級連達到較高的增益。

5 結束語

盡管共源共柵技術同比率改善了電路的增益和PSRR，但它卻隨之帶來較低的輸出擺幅和3 dB頻率點及較高的輸出阻抗，且不適於放大器的級聯和較高工作頻率等需求的應用中。負反饋技術在改善放大器PSRR的同時又穩定了輸出。盡管負反饋技術減少了從電源到輸出節點的增益，如AVDD，並且增益了PSRR。但增益是按比例減少，B值能夠被合理的調整以達到增益要求。這一技術對工作在高頻中的電路有效。附加電路則是能夠給出最大PSRR值的技術，其結論能夠從3種技術的仿真數據輸出表裏看出，並能維持較高的增益值。但它也有減小電路3 dB頻率點的不足，因為在輸出端引進了附加電容。因此
，如表3中的電路2可以看到
，這一電路能夠達到極高的PSRR值zhi

，卻que是shi以yi很hen低di的de增zeng益yi為wei代dai價jia。因yin此ci，該gai電dian路lu在zai設she計ji含han級ji聯lian放fang大da器qi電dian路lu的de設she計ji中zhong有you重zhong要yao作zuo用yong，這zhe裏li增zeng益yi可ke通tong過guo級ji聯lian解jie決jue。附fu加jia電dian路lu能neng夠gou滿man足zu電dian源yuan波bo動dong穩wen定ding性xing的de需xu求qiu。