一般來說，雙極晶體管的閃爍噪聲具有較低的轉(zhuǎn)角頻率(閃爍噪聲和熱噪聲的交叉點)，低于mos晶體管的閃爍噪聲，在音頻等低頻的設(shè)計系統(tǒng)中，應(yīng)用雙極晶體管的設(shè)計有利于降低噪聲，然而在混合信號電路的設(shè)計中，襯底噪聲對雙極晶體管就有很大的影響，所以在混合信號電路設(shè)計中，更多的使用mos晶體管，因此這里提到的運放就采用cmos工藝完成了相應(yīng)的設(shè)計。

1 音頻功放中前置運算放大器的功能

　　d類音頻功率放大器主要由以下幾個模塊組成：前置運算放大器、調(diào)制級、偏置、控制級、驅(qū)動級及輸出功率管級(btl)；前置運算放大器位于整個結(jié)構(gòu)的最初端，本設(shè)計中，要求前置運放有正常工作模式(play)及噪聲抑制工作模式(mute)兩種工作模式，在正常工作模式下，運放接收信號源，正常工作，后面各級完成相應(yīng)調(diào)制及信號的再生；在噪聲抑制工作模式下，運放停止接收輸入信號源，差分輸出端各被鉗制在固定的電壓下，其它模塊正常工作，btl輸出端為相同的輸出方波，在負載上，看不到信號的再生重現(xiàn)，此時處于靜音狀態(tài)，使用靜噪狀態(tài)的主要作用是抑制開關(guān)機時候的爆裂(pop)噪聲�！�

2 前置運算放大器的噪聲特性

　　運算放大器電路中存在5種噪聲源：散粒噪聲(shot noise)、熱噪聲(thermal noise)、閃爍噪聲(flicker noise)、爆裂噪聲(burst noise)、雪崩噪聲(avalanche noise)，對于cmos工藝，散粒噪聲、爆裂噪聲和雪崩噪聲在運算放大器電路中通常沒有太大影響，即使有，也能夠消除，在噪聲分析中可以不予考慮。

2.1 噪聲模型

　　電阻的噪聲主要是熱噪聲。該噪聲可以等效為一個理想的無噪聲電阻串連一個電壓源，或并聯(lián)一個電流源作為它的噪聲模型，其等效的噪聲電流及電壓分別為：

　　運算放大器制造商提供的噪聲指標(biāo)，通常是指在運算放大器輸入端測試的噪聲，包括熱噪聲及閃爍噪聲。而運算放大器內(nèi)部的噪聲通過內(nèi)部等效來描述，運算放大器內(nèi)部可視為一個理想的無噪聲運算放大器(noisless opamp)，通過在理想無噪聲運算放大器的同相輸入端串聯(lián)一個噪聲電壓源，同相、反相輸人端到地分別串聯(lián)一個噪聲電流源，來表征內(nèi)部噪聲，對于單管nmos或者pmos，它們的等效噪聲電流及噪聲電壓分別為：

　　上面各式及下面提到的公式中，k為boltzmann常數(shù)，t是熱力學(xué)溫度，gm為晶體管的跨導(dǎo)。k是mos晶體管閃爍噪聲系數(shù)，w，l分別為mos晶體管的有效柵寬度和長度，cox是單位面積的柵氧化層電容。

2.2 前置運算放大器的噪聲分析

　　音頻功率放大器中的前置運放，其噪聲模型可以如圖4所示，r1、r2是輸入電阻，r3、r4是反饋電阻，r3和r4為可調(diào)電阻，用于設(shè)置其整個功放的增益，e1、e2、e3、e4分別為4個電阻的熱噪聲電壓，4個電阻對輸入的噪聲影響電壓分別為：

　　其前置運算放大器的噪聲為電阻噪聲與其運放內(nèi)部噪聲的總和，下面就分析運放內(nèi)部噪聲�！　�

2.3 全差分運放的內(nèi)部噪聲分析

　　我們知道，噪聲設(shè)計的關(guān)鍵是輸入級的低噪聲設(shè)計，因此在大多數(shù)運放設(shè)計的時候，第一級的關(guān)鍵不是增益的設(shè)計，因為這一級的噪聲大小直接決定了整個運放的噪聲特性。pmos管比nmos管的噪聲系數(shù)低，利于減小其輸入噪聲電壓，因此輸入級常采用：pmos管差分輸入結(jié)構(gòu)。圖5就是運放輸入級的噪聲分析圖，輸入管為pmos�！　�

　　差分管的源極接到同一點上，那么電流源負載的噪聲就是相關(guān)噪聲源，其等效到mp1和mp2上的噪聲由于差動的作用就可以相互抵消，從而減小了電路的噪聲。mp1、mp2為輸入差分對管。另外，對于mn3管，噪聲電壓對輸入的影響也可以忽略�！　�

3 電路設(shè)計及物理層設(shè)計

　　由以上噪聲特性的分析可以看出，要改善運算放大器的噪聲需要選擇合適的電阻及合適的mos管的柵寬長比，本文應(yīng)用winbond 0.5μ cmos典型工藝，對運放噪聲進行了分析�！　�

　　輸入管及負載管l越大，噪聲特性越好，但由于版圖及穩(wěn)定性的要求，不可能使用過大的l值；通過同樣的仿真，對輸入的寬長比，我們也可以得到類似的結(jié)論；因此，本文的運放選擇合適的電阻及輸入級和負載管的寬長比，完成了很好的設(shè)計�！　�

　　運放采用低靜態(tài)電流設(shè)計，實現(xiàn)較低的噪盧特性、較高的電源抑制比，及較快的轉(zhuǎn)換速率等�！�