超低功耗电容耦合前置放大器
面向麦克风信号采集链的超低功耗电容耦合前置放大器设计策略，从噪声-功耗折中出发，系统讨论前置放大、环路滤波、偏置等关键模块的拓扑选择。由 Nys（SEMTECH）等在 AACD 2015 提出。
设计原则
噪声-功耗折中
热噪声功率与电流消耗成反比：
- 噪声降低 2× → 所有电流和器件宽度必须加倍（保持电流密度和电压水平不变）
- 这意味着功耗也加倍 → 只能通过拓扑优化突破
拓扑选择准则
- 最小化贡献噪声的晶体管数量
- 将大部分电流投入最关键的第一级（输入级）
- 输入级提供足够增益 → 压制后续级噪声贡献
- 最简拓扑最有效：单端共源极 效率是差分输入对的 2×（相同电流下 加倍，噪声减半）
架构特点
- 电容耦合输入：阻断 DC，减小面积
- 单级前置放大：最小化噪声
- 定制环路滤波器：适应麦克风信号特性
- 低电压偏置：优化电流效率
来源
- Makinwa 2016 AACD Efficient Sensor Interfaces 深度解析 — Ch09: Ultra-Low-Power Capacitive Preamplifier for Microphone Signal Acquisition (Nys et al.)