自從進入市場以來，CMOS 單電源放大器就給全球單電源系統(tǒng)設計人員帶來了極大優(yōu)勢。影響雙電源放大器總諧波失真 + 噪聲 （THD+N） 特性的主要因素是輸入噪聲與輸出級交叉失真。單電源放大器的 THD+N 性能也源自放大器的輸入輸出級。但是，輸入級對 THD+N 的影響可讓單電源放大器的這一規(guī)范屬性變得復雜。

 

有幾種單電源放大器拓撲可在整個電源中接收輸入信號。在互補型差分輸入級拓撲中，當放大器輸入接近負軌時，PMOS 晶體管導通，NMOS 晶體管關斷（圖 1）。當放大器輸入接近正軌時，NMOS 晶體管導通，PMOS 晶體管關斷。

這種設計拓撲在整個共模輸入范圍內會對放大器失調電壓產生極大的變化。在接近接地的輸入區(qū)域，PMOS 晶體管的失調誤差占主導地位。在接近正電源的區(qū)域，NMOS 晶體管對成為主導失調誤差。當放大器輸入穿過這兩個區(qū)域時，這兩個對都會導通。結果就是輸入失調電壓在兩級之間變化。當 PMOS 和 NMOS 晶體管都導通時，共模電壓區(qū)域大約為 400mV。這種交叉失真現象會影響放大器的 THD。如果將互補型輸入放大器采用非反相配置進行配置，輸入交叉失真就會影響放大器的 THD+N 性能。例如，在圖 2 中，如果不使用輸入轉換，THD+N 為 0.0006%。如果 THD+N 測試包含放大器的輸入交叉失真，THD+N 為 0.004%。您可通過使用反相配置來避免這類放大器的交叉失真。

另一個產生 THD+N 的主要因素可能是運算放大器的輸出級。單電源放大器的輸出級通常具有一個 AB 拓撲。隨著輸出信號從一個電軌掃過另一個電軌，輸出級也會出現類似于輸入級的交叉失真，此時輸出級在晶體管間切換。一般來說，通過輸出級的較大靜態(tài)電流可降低放大器的 THD。放大器的輸入噪聲是造成 THD+N 的另一個因素。高輸入噪聲、高閉環(huán)增益或這兩者的存在，都會提高放大器的整體 THD+N 水平。

 

為了優(yōu)化互補型輸入單電源放大器的 THD+N 性能，可將放大器放在反相增益配置中，并保持低閉環(huán)增益。如果系統(tǒng)需要將放大器配置為非反相緩沖器，那就更適合使用具有單差分輸入級和充電泵的放大器。