申莎莎

（山西省運(yùn)城學(xué)院物理與電子工程系，山西運(yùn)城044000）

在模擬集成電路的設(shè)計(jì)中，對(duì)微弱信號(hào)處理，前級(jí)放大電路設(shè)計(jì)非常重要。保證具有足夠高增益的同時(shí)，又能保證良好的噪聲控制能力，已成為模擬電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域里的研究熱點(diǎn)。本文對(duì)低噪聲運(yùn)算放大器設(shè)計(jì)研究，通過(guò)仿真工具以及給每個(gè)核心運(yùn)放提供獨(dú)立的低噪聲偏置和基準(zhǔn)源等使運(yùn)放組系統(tǒng)的噪聲性能參數(shù)得到優(yōu)化，同時(shí)在對(duì)自動(dòng)增益控制系統(tǒng)的方案選用時(shí)采用了改變輸入電流的方式。為了滿足高性能低噪聲的要求，在版圖和布局上將核心運(yùn)放單獨(dú)放置在整個(gè)芯片的右側(cè)，通過(guò)隔離帶將其與芯片的其他部分隔離，使每個(gè)高性能運(yùn)放單元分別具有各自的隔離環(huán)，從而使抑制襯底噪聲的能力得到進(jìn)一步增強(qiáng)。在布線方面對(duì)于敏感信號(hào)也做了加強(qiáng)保護(hù)，采用了一些保護(hù)隔離走線技術(shù)，優(yōu)化了ESD保護(hù)以進(jìn)一步提高電源抑制比。為了控制產(chǎn)品的最終成本，本文設(shè)計(jì)方案采用0.5μm標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝進(jìn)行設(shè)計(jì)制造，對(duì)一種迷你激光型條碼掃描器產(chǎn)品的光頭驅(qū)動(dòng)SOC芯片中的低噪聲放大電路系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)研究。由電機(jī)驅(qū)動(dòng)的激光管發(fā)射出激光，并通過(guò)擺鏡的擺動(dòng)將激光點(diǎn)掃射出去形成掃描線。而光敏接收管根據(jù)接收到反射光學(xué)鏡組光線的強(qiáng)弱，轉(zhuǎn)化成弱電流提供給低噪聲放大系統(tǒng)，將弱電流放大為大信號(hào)后，由MCU采集分析得到條碼數(shù)據(jù)。

1 噪聲的原因及抑制原理

在電路應(yīng)用中，將除了希望得到的有用信號(hào)之外的所有信號(hào)都稱之為噪聲。對(duì)于模擬信號(hào)放大系統(tǒng)，噪聲的大小限制了系統(tǒng)對(duì)信號(hào)的最小處理能力。要求處理高精度和小信號(hào)放大與處理的電路設(shè)計(jì)時(shí)，如何處理好噪聲，是對(duì)電路設(shè)計(jì)者的最大挑戰(zhàn)。噪聲的產(chǎn)生有電路的耦合、串?dāng)_等其他外部因素導(dǎo)致的外因和信號(hào)處理電路中本身的電子元器件自身所產(chǎn)生內(nèi)因[1]。在現(xiàn)實(shí)生活中噪聲是不可避免的，可通過(guò)主動(dòng)降噪和被動(dòng)降噪兩種方法處理噪聲。被動(dòng)降噪中最常用的方法是使用濾波器,將信號(hào)頻率以外的噪聲直接濾除掉使其不能進(jìn)入系統(tǒng)內(nèi)部，以達(dá)到被動(dòng)降噪。本設(shè)計(jì)采用了多個(gè)帶通濾波器，從而有效的限制了處理通道部分對(duì)外部噪聲的處理。主動(dòng)降噪是通過(guò)差分形式處理信號(hào)，以達(dá)到解決共模噪聲影響的目的。由于本設(shè)計(jì)受到電路規(guī)模和外部應(yīng)用的限制，無(wú)法采用全差分結(jié)構(gòu)，故使用了偽差分結(jié)構(gòu)，以提升一定的抗內(nèi)部共模干擾的能力。內(nèi)部噪聲情況就相對(duì)比較復(fù)雜一些，主要是對(duì)信號(hào)通路上的器件進(jìn)行優(yōu)化，通過(guò)犧牲一些面積和功耗，來(lái)?yè)Q取低噪聲性能的提高，另外調(diào)整增益分配比例，減小輸入噪聲所占的比例等。

2 模擬通道系統(tǒng)構(gòu)架

2.1 條碼信號(hào)特點(diǎn)

本設(shè)計(jì)的電路將被應(yīng)用于激光型條碼掃描儀中，其輸入信號(hào)就是激光掃描儀中光敏二極管所接受到的回饋信號(hào)。該回饋信號(hào)的頻率和幅值，主要受條碼本身最細(xì)條紋的寬度和掃描器到條碼的距離兩方面的影響[2]。在相同大小條碼的情況下，距離決定了回饋信號(hào)的幅值和頻率。根據(jù)實(shí)測(cè)及經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，將系統(tǒng)的輸入范圍確定在輸入電流幅值1nA～5uA左右，輸入頻率的范圍為100 hz～200K hz左右。

2.2 整體硬件構(gòu)架

由于本設(shè)計(jì)的輸入部分是光敏二極管，輸出2 Vpp的放大后的信號(hào)即可，電源采用為3～3.3 V的電壓供電。輸入部分需要一個(gè)基準(zhǔn)電壓偏置，信號(hào)輸入范圍即電流差模幅值1 nA～5 uA左右，輸入頻率范圍在100 hz～200 Khz左右。對(duì)于輸入信號(hào)幅值1 nA需要放大至2 Vpp，所需的增益為186 dBA/V；而若要5 uA輸入信號(hào)幅值放大至2Vpp，所需的增益應(yīng)為112 dBA/V。所以整個(gè)放大系統(tǒng)的增益動(dòng)態(tài)范圍應(yīng)該在112 dB～186 dBA/V。根據(jù)上述推導(dǎo)出需求，可將整個(gè)系統(tǒng)分成電流電壓轉(zhuǎn)換級(jí)和自動(dòng)增益控制級(jí)兩個(gè)部分。如下圖1所示，采用兩級(jí)放大結(jié)構(gòu)。電流電壓轉(zhuǎn)換級(jí)承擔(dān)100 dB增益，自動(dòng)增益控制級(jí)設(shè)計(jì)一個(gè)高增益運(yùn)算放大器負(fù)責(zé)12～86 dB的動(dòng)態(tài)增益控制，兩級(jí)帶寬設(shè)計(jì)在200 Khz以上。

圖1 一級(jí)電流電壓轉(zhuǎn)換與一級(jí)自動(dòng)增益控制器

這種結(jié)構(gòu)是通過(guò)在自動(dòng)增益控制級(jí)采用一個(gè)高增益運(yùn)放來(lái)完成的。1 mV則放大器增益最高只可能為60 dB，并不能達(dá)到最大增益80 dB的要求。因此采用多級(jí)放大器級(jí)聯(lián)，進(jìn)行逐級(jí)放大。將自動(dòng)增益控制系統(tǒng)拆分成為兩級(jí)并聯(lián)，采用電流電壓轉(zhuǎn)換100 dB串聯(lián)自動(dòng)增益控制第一級(jí)0～50 dB串聯(lián)自動(dòng)增益控制第二級(jí)0～50 dB。采用反相放大與正相放大交替級(jí)聯(lián)，并且使用交流共模偏置的方式，減小失調(diào)電壓對(duì)輸出的影響[3]。

2.2.1 模擬通道構(gòu)架

由于條碼解碼算法需找到對(duì)應(yīng)的條碼圖形邊沿，并需要增加一個(gè)微分算法將信號(hào)的邊沿選擇出來(lái)，所以此處增加了一個(gè)微分級(jí),結(jié)構(gòu)是電流電壓轉(zhuǎn)換級(jí)-＞電壓放大級(jí)-＞增益控制級(jí)-＞微分級(jí)-＞增益控制級(jí)-＞電壓放大輸出。每級(jí)之間采用交流耦合，解決失調(diào)電壓引起的直流偏移問題。每級(jí)采用外部配置增益和帶寬的方法，解決由IC工藝偏移引起的帶寬與增益偏差的問題。外部用高精度的元件網(wǎng)絡(luò)來(lái)精確控制需要的帶寬與增益，如圖2。本設(shè)計(jì)采用了一種抽取輸出電流的方法來(lái)降低增益，這樣進(jìn)行電路設(shè)計(jì)的好處是不會(huì)影響反饋網(wǎng)絡(luò)的濾波特性，也不需要在電路中加入耗盡型器件。

圖2 增益控制系統(tǒng)原理

2.2.2 輔助電路構(gòu)架

當(dāng)確定模擬通道框架后，對(duì)每一個(gè)部分都采取了一些小的優(yōu)化措施以提高整體噪聲性能和電源抑制比。先對(duì)電源和偏置電路采用低噪聲優(yōu)化，即對(duì)每一級(jí)運(yùn)算放大器組分別采用獨(dú)立的線性穩(wěn)壓源供電，并將地線與電源線分離開，使其運(yùn)放組之間的干擾降到最低。基準(zhǔn)及偏置電路分別由各自獨(dú)立的線性穩(wěn)壓電源上獨(dú)立產(chǎn)生，偏置電流用經(jīng)典結(jié)構(gòu)以提高溫度系數(shù)。本文使用兩種不同類型的電阻來(lái)匹配，補(bǔ)償MOS管的溫度系數(shù)從而得到溫度系數(shù)良好的基準(zhǔn)電流?；鶞?zhǔn)電壓的產(chǎn)生，也采用了先產(chǎn)生PATA電流再經(jīng)由溫度補(bǔ)償而得到的方式，相比采用運(yùn)算放大器輸出的帶隙基準(zhǔn)源結(jié)構(gòu)，這樣的設(shè)計(jì)具有更小的輸出噪聲。本設(shè)計(jì)的整體電路基本構(gòu)架構(gòu)建完畢。將多級(jí)低增益運(yùn)放串聯(lián)分成三個(gè)運(yùn)放組，分別負(fù)責(zé)電壓電流轉(zhuǎn)換[4]。電壓放大以及前增益調(diào)節(jié)、微分運(yùn)算以及后增益調(diào)節(jié)并輸出，每個(gè)運(yùn)算放大器組，均采用獨(dú)立電源，即完全獨(dú)立的偏置以及基準(zhǔn)。

3 模擬通道實(shí)現(xiàn)

3.1 跨導(dǎo)型低噪聲運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)

跨導(dǎo)型低噪聲運(yùn)算放大器應(yīng)用于電壓電流轉(zhuǎn)換級(jí)、電壓放大第一級(jí)和微分放大級(jí)中的微分器中。其目的是處理微弱信號(hào)，并保證微弱信號(hào)不失真。使用一對(duì)PMOS差分輸入對(duì)管作為運(yùn)算放大器的輸入級(jí)，輸出級(jí)則采用跨導(dǎo)型運(yùn)算放大器進(jìn)行輸出，并采用了串聯(lián)型共源共柵結(jié)構(gòu)。輸入對(duì)管采用PMOS，相比使用NMOS輸入的對(duì)管來(lái)講具有更好的噪聲表現(xiàn)，其缺點(diǎn)是電阻熱噪聲會(huì)比較高。但由于信號(hào)頻率處于比較低的頻段，受到閃爍噪聲的影響更大，所以不關(guān)注電阻熱噪聲。本設(shè)計(jì)中信號(hào)為矩形波對(duì)邊緣的還原要求比較高，故選取跨導(dǎo)輸出級(jí)，可以保證矩形波上升下降邊沿的一致性，即信號(hào)邊沿的上升下降速度一至對(duì)稱。共源級(jí)輸出的輸出電流可以等效看作是電流源同共源級(jí)放大器的漏電流分流，端口流出電流的最大值為等效電流源電流，即共源級(jí)放大器的偏置電流；而端口流入電流的最大值為共源級(jí)放大器的飽和電流。由此可見其輸出端口的流入流出電流的能力并不平衡，因此對(duì)于正向與負(fù)向脈沖響應(yīng)的的速度就會(huì)有所不同，從而造成輸入信號(hào)的邊沿畸變。然而，跨到輸出級(jí)可等效為兩個(gè)串聯(lián)的電流源并且其電流之和為偏置電流鏡像倍數(shù)，因而其對(duì)正負(fù)脈沖響應(yīng)一致。采用共源共柵結(jié)構(gòu)用以提高增益[5]，并提高中低頻電源抑制比；另外也增強(qiáng)了偏置電流，同樣用于在低噪聲優(yōu)化后提高運(yùn)放增益和帶寬。將輸入級(jí)變成了軌到軌輸入級(jí)，并通過(guò)鏡像電流的方式將兩種類型的輸入級(jí)并聯(lián)起來(lái)。因?yàn)槲⒎旨?jí)的增益設(shè)置較高，為了簡(jiǎn)化補(bǔ)償、增強(qiáng)系統(tǒng)穩(wěn)定性，從而設(shè)計(jì)了該軌到軌輸入級(jí)的跨導(dǎo)型運(yùn)算放大器。

3.2 增益控制運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)

增益調(diào)節(jié)運(yùn)算放大器采用單級(jí)PMOS差分輸入對(duì)管的共源放大器，在以電壓跟隨器的形式接入增益調(diào)節(jié)電阻之后，通過(guò)控制增減該放大器的偏置電流，從而達(dá)到控制輸出增益的目的。該放大器的正向輸入端與放大器組的基準(zhǔn)偏執(zhí)電壓相接，負(fù)向輸入端與輸出相接形成負(fù)反饋。當(dāng)正端與負(fù)端電壓相等時(shí)，流過(guò)正負(fù)兩輸入對(duì)管的偏置電流相同，電流鏡負(fù)載與輸入對(duì)管的電流相平衡，輸出無(wú)電流，輸出電壓保持不變。當(dāng)有信號(hào)時(shí)，由于輸出端與負(fù)向輸入端短路相接，致使輸入對(duì)管的正負(fù)兩管偏置電流產(chǎn)生變化，由于電流鏡型負(fù)載的存在，將對(duì)輸出端口進(jìn)行充放電強(qiáng)制將輸出端口電壓向著基準(zhǔn)電壓的方向進(jìn)行調(diào)節(jié)，此時(shí)在增益調(diào)節(jié)電阻上就產(chǎn)生了壓降，使得電壓信號(hào)在增益調(diào)節(jié)電阻上得到了相應(yīng)的衰減，衰減的倍數(shù)取決于增益調(diào)節(jié)運(yùn)算放大器的輸入輸出電流的大小，即運(yùn)算放大器輸入對(duì)管的偏置電流大小。本設(shè)計(jì)采用一個(gè)NMOS管用于產(chǎn)生該運(yùn)算放大器的偏置電流，只要控制該NMOS的柵源電壓既可實(shí)現(xiàn)通過(guò)電壓控制增益調(diào)節(jié)運(yùn)算放大器輸入對(duì)管的偏置電流的目的，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了對(duì)增益調(diào)節(jié)電阻上所衰減的放大倍數(shù)進(jìn)行控制。再結(jié)合增益檢測(cè)反饋控制電路，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)該系統(tǒng)的自動(dòng)增益的控制[6]。增益檢測(cè)系統(tǒng)，可以通過(guò)在最終輸出級(jí)的電壓峰峰值檢測(cè)比較器實(shí)現(xiàn)。輸出電壓會(huì)通過(guò)兩個(gè)比較器，高位比較器將輸出電壓同輸出電平的上限做比較，低位比較器將輸出電壓同輸出電平的下限作比較，并將比較所得的結(jié)果進(jìn)行邏輯或運(yùn)算之后，將其送給自動(dòng)增益控制調(diào)節(jié)模塊，然后由自動(dòng)增益控制調(diào)節(jié)模塊給增益控制電壓保持電容進(jìn)行充電。該電容上的電壓將控制增益控制運(yùn)算放大器的偏置電流，電容的放電由外部一個(gè)大電阻實(shí)現(xiàn)緩慢釋放，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)增益控制，如表1所示。

表1 電壓放大級(jí)與微分放大輸出級(jí)增益

3.3 軌道軌低噪聲優(yōu)化放大器實(shí)現(xiàn)

輸入級(jí)軌到軌主要用于增益控制電阻之后進(jìn)行同向電壓放大，避免輸入擺幅過(guò)高時(shí)產(chǎn)生信號(hào)畸變。輸出級(jí)采用輸出軌到軌運(yùn)算放大器，提高電壓利用率，對(duì)全電壓范圍都具有良好的線性度，避免過(guò)放后邊沿畸變，從而導(dǎo)致解碼困難。軌到軌運(yùn)算放大器采用了兩級(jí)結(jié)構(gòu)，在輸入級(jí)采用了兩種類型的差分共源輸入級(jí)，而在輸出級(jí)采用線性跨導(dǎo)環(huán)偏置甲乙類輸出級(jí)。此外該軌到軌運(yùn)算放大器還采用了共源共柵偏置結(jié)構(gòu)。該軌到軌運(yùn)算放大器在輸入級(jí)使用了NMOS型差分輸入級(jí)和PMOS型差分輸入級(jí)，通過(guò)共源共柵結(jié)構(gòu)對(duì)輸出級(jí)進(jìn)行調(diào)節(jié)控制。由NMOS型差分輸入級(jí)對(duì)高電壓范圍的信號(hào)進(jìn)行放大，并由PMOS型差分輸入級(jí)對(duì)低電壓范圍的信號(hào)進(jìn)行放大，得到全電壓范圍的輸入級(jí)；在輸出級(jí)采用跨導(dǎo)環(huán)偏置甲乙類輸出級(jí)，可以確保在輸出全電壓范圍內(nèi)都具有良好的線性度[7]。

3.4 輔助電路實(shí)現(xiàn)

輔助電路設(shè)計(jì)部分包括供電和偏置部分，還有關(guān)于自動(dòng)增益控制系統(tǒng)反饋采樣和充電等子電路的設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)位于條碼掃描驅(qū)動(dòng)芯片的模擬信號(hào)處理部分，基本的電源基準(zhǔn)和偏置仍來(lái)源于整個(gè)芯片的供電系統(tǒng)。芯片有一個(gè)用于產(chǎn)生基準(zhǔn)電壓、基準(zhǔn)偏置電流以及過(guò)溫保護(hù)功能的模塊，用于基準(zhǔn)偏置線性穩(wěn)壓源及模擬通道供電的三路線性穩(wěn)壓源。三路線性穩(wěn)壓源之間的電源與地線，均需在外部獨(dú)立配置各自的去耦電容，提高了電源抑制比和通道分離度，增強(qiáng)了整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和抑制噪聲的能力。

3.4.1 電源部分電路實(shí)現(xiàn)

模擬部分的三路模塊供電所用的線性穩(wěn)壓源結(jié)構(gòu)和產(chǎn)生該三路線性穩(wěn)壓源基準(zhǔn)的供電模塊的線性穩(wěn)壓源是一的。模擬通道的三個(gè)功能模塊的電源部分結(jié)構(gòu)也是基本一致的，僅為各自的功能模塊提供2.7 V的工作電源。該線性穩(wěn)壓源采用了一個(gè)NMOS差分輸入對(duì)管共源共柵的跨導(dǎo)型放大器，來(lái)驅(qū)動(dòng)一個(gè)PMOS輸出調(diào)整管，以完成線性穩(wěn)壓特性。對(duì)該線性穩(wěn)壓源在米勒補(bǔ)償電容的基礎(chǔ)上串連了電阻，增加了零點(diǎn)補(bǔ)償，將相位裕度調(diào)整至60度以上，減小過(guò)沖，增強(qiáng)了輸出穩(wěn)定性[8]。這樣設(shè)計(jì)也可以獲得較小的電源紋波，使穩(wěn)壓源調(diào)整平滑，將電源紋波對(duì)弱信號(hào)的影響進(jìn)一步減小。

3.4.2 偏置部分電路及自動(dòng)增益控制輔助電路實(shí)現(xiàn)

模擬通道部分的放大器偏置均采用在其自身線性穩(wěn)壓源所提供的內(nèi)部電源上獨(dú)立產(chǎn)生。該偏執(zhí)部分電路的源級(jí)電阻采用了兩種不同類型的電阻混合，還同時(shí)使用了共源共柵結(jié)構(gòu)。自動(dòng)增益輔助電路包括了電壓檢測(cè)比較器，增益保持電容驅(qū)動(dòng)及增益分級(jí)調(diào)節(jié)電路。電壓檢測(cè)比較器，采用電源分壓網(wǎng)絡(luò)設(shè)定輸出高電平上限與輸出低電平下限，通過(guò)遲滯比較器將輸出電平與上下限電平進(jìn)行比較，并將結(jié)果送入增益保持電容驅(qū)動(dòng)器中，對(duì)外部的增益保持電容，進(jìn)行充電來(lái)降低增益。

增益分級(jí)調(diào)節(jié)電路使電壓放大增益控制級(jí)同微分放大增益控制級(jí)分開獨(dú)立工作，優(yōu)先進(jìn)行微分后增益調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)至0 dB后，再開啟電壓放大級(jí)增益調(diào)節(jié)，優(yōu)先保持前級(jí)增益，由后置前調(diào)節(jié)增益，減小增益調(diào)節(jié)放大器對(duì)信號(hào)造成的干擾。

3.4.3 ESD保護(hù)電路實(shí)現(xiàn)

本設(shè)計(jì)的ESD保護(hù)電路在模擬通道部分全部更改采取了獨(dú)立GGNMOS的ESD保護(hù)器件并采用獨(dú)立地線結(jié)構(gòu)。本設(shè)計(jì)中，除了模擬通道外的其他PAD均采用常規(guī)互補(bǔ)性ESD保護(hù)器件。而對(duì)于模擬通道中的所有PAD，僅采用了增大型GGNMOS的ESD保護(hù)器件，主要是為了提高電源抑制比，如圖3。

圖3 分離式ESD結(jié)構(gòu)

3.5 版圖優(yōu)化

3.5.1 襯底隔離

由于采用的是N阱P襯底標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝，整個(gè)芯片上的NMOS襯底均相連在一起，因此襯底串?dāng)_問題則不可避免。本設(shè)計(jì)將整個(gè)芯片分為左右兩部分布局，芯片的左邊放置其他功能模塊，而整個(gè)右邊是模擬信號(hào)增益控制系統(tǒng)。中間采用寬地線注入隔離帶，將芯片襯底一分為二，最大程度降低了其他電路對(duì)模擬通道部分的襯底干擾。另對(duì)于模擬通道內(nèi)部運(yùn)算放大器進(jìn)行了單獨(dú)的襯底隔離，降低其被相鄰運(yùn)算放大器或其它電路干擾以及其對(duì)其他部分的干擾[9]。

3.5.2 偽差分走線及全屏蔽走線

差分信號(hào)對(duì)于抗共模干擾的能力比較強(qiáng)，偽差分走線也是提高抗干擾能力的一種方法。將放大器的偏置電壓同單端輸入電壓按照差分線的方式，共同引入差分放大器的輸入級(jí)，從而最小程度的降低共模噪聲對(duì)弱信號(hào)的影響。全屏閉走線將信號(hào)線包裹在地線環(huán)之中，使其對(duì)外界電磁屏蔽徹底隔離[10]。本設(shè)計(jì)中的輸出電位限制檢測(cè)和充電信號(hào)，是以脈沖的方式工作的，對(duì)電源、襯底和弱信號(hào)的干擾較大，對(duì)這一組脈沖信號(hào)進(jìn)行了全屏蔽走線。

4 產(chǎn)品測(cè)試

本設(shè)計(jì)中芯片采用工程樣片的方式進(jìn)行測(cè)試修改，在工程樣品階段對(duì)芯片做ESD測(cè)試，以確保ESD保護(hù)器件均正常工作滿足ESD耐壓要求。經(jīng)實(shí)際測(cè)試，本芯片工程樣品均通過(guò)了±2.5 kV的人體模型耐壓測(cè)試，CP測(cè)試結(jié)果如表2。制作測(cè)試用PCB板子來(lái)模擬芯片的真實(shí)工作環(huán)境，將所有系統(tǒng)都加入到測(cè)試環(huán)境中，結(jié)果表明距離20 cm輸出信號(hào)結(jié)果良好。

表2 CP測(cè)試數(shù)據(jù)截取綜合良率達(dá)到96%以上

5 結(jié)語(yǔ)

本文設(shè)計(jì)了一個(gè)微型激光條碼掃描儀的低噪聲模擬自動(dòng)增益控制系統(tǒng)，集成在激光型條碼掃描驅(qū)動(dòng)芯片中，從構(gòu)架分析設(shè)計(jì)到原理圖設(shè)計(jì)再到版圖設(shè)計(jì)、測(cè)試及改版通過(guò)了最終測(cè)試，實(shí)現(xiàn)具有低噪聲、高增益并支持自動(dòng)增益控制的高性能處理系統(tǒng)，通過(guò)仿真輔助工具對(duì)運(yùn)放電路進(jìn)行低噪聲優(yōu)化，給每個(gè)核心運(yùn)放提供獨(dú)立的低噪聲偏置及基準(zhǔn)源等方法來(lái)保證運(yùn)放組系統(tǒng)的噪聲性能參數(shù)[11]。本文設(shè)計(jì)方法采用獨(dú)立供電系統(tǒng)抑制信號(hào)串?dāng)_，加入了線性穩(wěn)壓供電模塊以進(jìn)一步提高整個(gè)系統(tǒng)的電源抑制比和抗干擾能力[12]。采用了改變輸入電流的方式，對(duì)非傳統(tǒng)模擬電路設(shè)計(jì)則通過(guò)采用改變反饋網(wǎng)絡(luò)的方式加以實(shí)現(xiàn)。

[1]KERR KEVIN C R,STOECKLE MARK Y,DOVE CARLA J,et al.Comprehensive DNA barcode coverage of North American birds[J].MolEcol Notes,2007,7(4):535-543.

[2]姚國(guó)章.RFID和Barcode兩種識(shí)別技術(shù)的比較與演進(jìn)研究[J].自動(dòng)化博覽,2006,04(004):18-23.

[3]伍衛(wèi)國(guó),施建生.一種手持設(shè)備的條形碼技術(shù)[J].航空計(jì)算技術(shù),1998(04):1-4.

[4]Anderson J L,Macurak M L,Halpern M E,et al.A versatile aquatics facility inventory system with real-time barcode scan entry[J].Zebrafish,2010,7(3):281-287.

[5]Bak P,Tang C,Wiesenfeld K.Self-organized criticality-An explanation of 1/f noise[J].Physical Review Letters,1987,59:381-384.

[6]Boll S.Suppression of acoustic noise in speech using spectral subtraction[J].IEEE Transactions on Acoustics Speech&Signal Pro?cessing,1979,27(2):113-120.

[7]Bruccoleri F,Klumperink E A M,Nauta B.Wide-band CMOS low-noise amplifier exploiting thermal noise canceling[J].IEEE Jour?nal of Solid-State Circuits,2004,39(2):275-282.

[8]Garben B,Frech R,Supper J,et al.Frequency Dependencies of Power Noise[J].IEEE Transactions on Advanced Packaging,2002,25(2):166-173.

[9]Loikkanen M,Keranen P,Kostamovaara J.Single supply high PSRR class AB amplifier[J].Electronics Letters,2008,44(2):70-71.

[10]Zhao Q,Zhao M,Wang W.A 0.18μm Low-Voltage and High-Speed Integrated Op-Amp with High PSRR[J].Microelectronics,2011.

[11]Gong M.Design of a bandgap reference with high PSRR[J].Electronic Test,2010.

[12]楊銀堂,李婭妮,朱樟明.A high precision high PSRR bandgap reference with thermal hysteresis protection[J].Journal of Semi?conductors,2010,31:113-117.