之前一直没关注过chopper的电路，最近在工作中遇到了相关的概念，借机简单了解一下。

斩波电路通过时钟信号，将输入信号Vin调制为方波，如上图左所示。斩波电路的基本结构如上图中间所示。当时钟信号为高电平，左边的两个开关闭合，斩波电路会将Vin同相输出；反之，当时钟信号为低电平，斩波电路会将Vin反相之后再输出。电路的功能相当于是让输入信号乘上一个+1或-1，即改变输出极性。

【实现方式】
mos管结构的开关容易有时钟馈通和电荷注入的问题，一般有什么解决措施呢？首先就是在开关两侧加尺寸为一半的dummy switch，并且保证其时钟与主开关的时钟是相反的。差分结构的feedthrough可以用crosscoupled always-off开关解决。如下图所示。

【注意事项】

1. 不同地方的chopper得考虑相移和中间delay的匹配。
2. 版图有讲究
3. 斩波电路中的MOS开关也会贡献额外的噪声

Q：为什么叫斩波，为什么需要放大器，上述不就是一个极性调制器吗？

A：输出电压的波形就像根据开关的状态，将输入电压的波形进行斩断，即所谓的“斩波”。chopper就是一系列的开关操作。
chopper的原理在于，周期性的将运放的输入端交换，同时为了保证运放的正负反馈不发生改变，输出端也会相应交换。因此可以用于放大器的失调消除。
让如下图的例子：前半个chopper周期，运放将﹢VOS叠加到输出VBG，后半个chopper周期运放将-VOS叠加到输出VBG，则在一个choppe周期中，±VOS对VBG的影响被消除。

斩波运放时域分析

下图是一个简单的斩波运放功能示意图（仅考虑了运放的失调，暂未考虑噪声等其他因素），其工作如下：

1. 直流输入信号进入第一个斩波电路，并被调制为方波。
2. 考虑到运放的失调电压 ，那么运放输入端的电压其实是方波与失调电压的叠加两个电压信号的叠加同时进入运放，一起被放大。
3. 放大了的叠加信号进入第二个斩波电路，方波中“-1”的部分再一次乘以“-1”，使得输入信号重新变回直流信号，但失调电压却从直流被调制成方波叠加信号进入低通滤波器（LPF，Low Pass Fillter），直流输入信号全部通过，失调电压大部分被滤掉。

斩波运放频域分析

1. Vin→V1：输入电压Vin被斩波电路调制后，得到的方波可以被拆分为多个奇次谐波分量，且与失调电压、噪声电压叠加，如上图V1所示
2. V1→V2：V1电压经过运放放大之后，再一次被斩波电路调制，Vin重新变回低频量，而两个斩波电路导致的噪声和运放的失调电压被调制为方波，同样也可以被拆分为多个奇次谐波分量，如上图V2所示
3. V2→Vout：通过合理设计LPF的截止频率，我们可以去除大部分失调和噪声的干扰，如上图Vout所示
   另外需要注意的是，斩波频率fch应当大于噪声的转角频率（corner frequency）

折叠斩波运放

下图是一种常见的（折叠输入的）斩波运放，我们可以注意到：
这种运放采用全差动结构，电路两侧对称，那么两个输出端的残余偏差（尖刺）相匹配，因此可以相互抵消，使得运放结构的残余偏差较低。
PMOS处的斩波电路接近电源轨，易于驱动斩波电路的输出。
NMOS处的斩波电路则用于降低NMOS电流源的失调和噪声影响。

参考资料
[1] 斩波运放基本知识 Chopper Amplifier Intro