Autozeroed förstärkare aliaset wideband buller

[ytass]

Hallå där,

Jag försöker att utforma en lågbrusig förstärkare för biologisk evoked potentials.Jag tossing upp eller inte att använda autozeroing teknik, korrelerade dubbel provtagning, eller helikopter stablization.Jag har fått mycket snäva energiförbrukning krav (om 30uW max) som verkar på en 3.3V utbudet.Förstärkaren kommer att vara 3 etapper, med variabel vinna på 50-80dB i 10dB steg.Jag skulle vilja använda autozeroing eftersom jag är av uppfattningen att helikoptern stablisation kräver mer makt?Stämmer detta?Med tanke på att jag tror att jag bör använda autozero tekniken, jag har problem med att definiera input transistorer bullerprestanda.

V_thermal ^ 2 = 4kT * 2 / 3 * 1/gm för en MOS transistor i mättnad.Jag vill bias min input differential pair i måttlig inversion, men jag tror att det termiska brus ekvation är fortfarande inte en dålig approximation för måttlig inversion regionen.
Alltså de två ingående tranistors bidra V_in ^ 2 = 16 / 3 * kt * 1/gm.

Nu, vad jag dont förstå är, om jag använder autozero teknik, hur mycket kommer detta termisk buller öka med?Om min signal bandbredd är ca 10 kHz (biologiska signaler låg frekvens!) Och min autozeroing frekvensen 30 kHz, så vad blir mitt egentliga (dvs normala aliaset) buller som jag skulle se till att registreringen av min op amp?Så om jag vill ha min input som buller vara mindre än xuV / rms, så jag vill veta vad värdet av GM Jag skulle design för.

Jag hoppas att en erfaren konstruktör kan låna ut en hand till en junior designer.

Tack så mycket i förväg.

 

[ytass]

Hej igen,

Finns det en erfaren analog designer som kan peka mig i rätt riktning?Det skulle vara mycket uppskattat.

 

[rfsystem]

Om du använder en autozero teknik eller korrelerade dubbel provtagning du har en urvalet hög passera funktion för buller från opamp.Det minskar även 1 / f brus.Vad är inte sänks är det buller från växlarna.Eftersom du typiska lägga bullret spänning på två växlar från två faser bullret spänningen uncorrelated och provtagning.Detta provade buller spänning kan beräknas genom att integrera spänningen buller densitet upp till oändligheten.Typiska det finns en viss bandbredd gräns.Då får du spänningen buller rms.Det är det buller spänning provtagning.Eftersom du ta skillnaden mellan två faser (autozero) måste du lägga till det provade buller spänning på både fas av torget.

Jag hade ett liknande projekt mer än ett decennium tidigare.Avgiften injektion bör vara försiktig kompenseras eller minimeras.Den biologiska spänning källor har några 100pF men också hög MOhm källa impedans.Så några FQ injektion påverka din noggrannhet!

 

[JT]

När du hänvisar till signal bandbredd, är den här förstärkaren bandbredd?

För autozeroing, vad du i princip göra är provtagning i avräkning på ett tak.Detta medför en foldback av buller motsvarar signal bandbredd / autozero frekvens.

I ditt fall har du 10kHz signal kroppsvikt och 30kHz autozeroing, så bör du inte ha några foldback av den termiska buller.

Dock ta hänsyn till att din förstärkare måste lösa nog under autozeroing, det
är därför jag är lite förbryllad att din BW <autozero frekvens.(annars
kommer du att införa ett fel som kan vara värre än 1 / f brus) Du bör ha en förstärkare bandbredd som är flera gånger (10 eller så) högre än den automatiska noll frekvens, för att se till att din produktion stannar under autozeroing.

Ett realistiskt mål är till exempel en kroppsvikt = 1MHz och autozero frekv av 30kHz.Det ger dig ca 30 gånger foldover (det kan hända att jag missar en SQRT någonstans) för buller i 0 till 30kHz bandbredd.

Om du kombinerar detta med dämpning av offset och den låga frekvensen 1 / f brus får du en partiell försvagning av 1 / f brus.

Personligen är jag mer för hackning.Om du väljer din frekvenser klokt du inte behöver bry sig om fällbara baksidan av buller, och du kan få nästan 100% dämpning av 1 / f buller och offset.Sedan kan du optimera din design för låg termisk buller (hög GM), och fortfarande hålla området relativt liten (1 / F är mindre viktigt).

En trevlig presentation autozeroing hittar du här:
h ** p: / / www.ewh.ieee.org / tc / sensorer / Tutorials / makinwa.pdf

 

[rfsystem]

JT,

du hittat ett utmärkt papper!Skillnaden mellan Autozero och helikoptern är tydligt.Jag har bara att lägga märke till att helikoptern blanda inte multipliceras med en ren sinewave.Det är typiskt en square vågform.Så alla övertoner av torget vågform leda till buller fällbara.Fördelen är att den totala summan av alla vikbar del är begränsad och som inte definieras av handeln med inställningstid mot buller bandbredd.