[發(fā)明專利]具強(qiáng)化回轉(zhuǎn)率的折疊式串接放大器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210081794.X
• 申請(qǐng)日: 2012-03-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103326673A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-09-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 林柏全
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 禾瑞亞科技股份有限公司
• 主分類號(hào): H03F1/32
• 分類號(hào): H03F1/32
• 代理公司: 北京中原華和知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11019
• 代理人: 壽寧;張華輝

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是有關(guān)一種折疊式串接放大器，特別是關(guān)于一種具強(qiáng)化回轉(zhuǎn)率的折疊式串接放大器。

背景技術(shù)

折疊式串接放大器(folded?cascode?amplifier)為運(yùn)算轉(zhuǎn)導(dǎo)放大器(operational?transconductance?amplifier，OTA)的一種，具有高增益及大信號(hào)擺動(dòng)(signal?swing)，普遍制作為互補(bǔ)金屬氧化半導(dǎo)體(CMOS)集成電路，作為許多應(yīng)用的基本建構(gòu)元件。

圖1A顯示一種傳統(tǒng)折疊式串接放大器，其使用P型金屬氧化半導(dǎo)體(PMOS)晶體管M1及M2所組成的(P型)輸入對(duì)11。圖1A所示傳統(tǒng)折疊式串接放大器的回轉(zhuǎn)率(slew?rate，SR)極低，因此會(huì)造成放大器的非線性效應(yīng)。當(dāng)正輸入電壓Vin+趨近電源VDD且負(fù)輸入電壓Vin-趨近接地GND時(shí)，晶體管M1關(guān)閉而M2開(kāi)啟，因此所有電流2Ib流經(jīng)晶體管M2及M4。由于晶體管M3與M4組成電流鏡，因此晶體管M3的電流也是2Ib。因?yàn)榫w管M1為關(guān)閉的，因此晶體管M3的電流是由晶體管M9、M7、M5的路徑來(lái)提供。又因?yàn)榫w管M9與M10組成電流鏡，所以晶體管M10的電流也是2Ib。該電流經(jīng)由晶體管M8對(duì)輸出端點(diǎn)Vout的負(fù)載電容C充電，因此回轉(zhuǎn)率SR＝2Ib/C。圖1A所示折疊式串接放大器的輸入范圍僅介于0-(VDD-Vds_M0-Vt_M1)。

圖1B顯示另一種傳統(tǒng)折疊式串接放大器，其使用N型金屬氧化半導(dǎo)體(NMOS)晶體管Q1及Q2所組成的(N型)輸入對(duì)12。圖1B所示折疊式串接放大器對(duì)輸出端點(diǎn)Vo的負(fù)載電容CL充電，其回轉(zhuǎn)率類似于圖1A所示折疊式串接放大器，且其輸入范圍僅介于(VSS+Vds+Vt)-VDD。

圖2顯示又一種傳統(tǒng)折疊式串接放大器，其使用NMOS晶體管Q1/Q2組成的N型輸入對(duì)21及PMOS晶體管Q?3/Q4組成的P型輸入對(duì)22。即使圖2所示折疊式串接放大器的輸入范圍接近0-VDD，然而其回轉(zhuǎn)率仍同于圖1A及圖1B所示折疊式串接放大器，亦即5R＝2Ib/C。

圖3顯示再一種傳統(tǒng)折疊式串接放大器，其較前述折疊式串接放大器具有較大轉(zhuǎn)導(dǎo)、增益及回轉(zhuǎn)率。當(dāng)正輸入電壓Vin+趨近電源VDD且負(fù)輸入電壓Vin-趨近接地GND時(shí)，晶體管M1a及M1b關(guān)閉且晶體管2a進(jìn)入深三極管區(qū)(deep?triode?region)，因此所有電流2Ib都流經(jīng)晶體管M2b、M11、M3b。由于晶體管M3a與M3b組成電流鏡，且兩者大小(size)的比例為M3a∶M3b＝K∶1，因此晶體管M3a的電流為2KIb。該電流是由晶體管M9、M7、M5的路徑來(lái)提供。又因?yàn)榫w管M9與M10組成電流鏡，所以晶體管M10的電流也是2KIb。該電流經(jīng)由晶體管M8對(duì)輸出端點(diǎn)Vout的負(fù)載電容C充電，因此回轉(zhuǎn)率SR＝2KIb/C。

圖4顯示圖3所示傳統(tǒng)折疊式串接放大器的變化型，其除了使用PMOS晶體管所組成的(P型)輸入對(duì)41，還額外使用了NMOS晶體管所組成的(N型)輸入對(duì)42。即使圖4所示折疊式串接放大器的輸入范圍接近0-VDD，然而其回轉(zhuǎn)率仍同于圖3所示折疊式串接放大器，亦即SR＝2KIb/C。

鑒于上述傳統(tǒng)折疊式串接放大器的回轉(zhuǎn)率的值仍有改善的空間，因此亟需提出一種新穎的折疊式串接放大器，增強(qiáng)回轉(zhuǎn)率以擴(kuò)大折疊式串接放大器的應(yīng)用范圍。

由此可見(jiàn)，上述現(xiàn)有的折疊式串接放大器在方法、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及使用上，顯然仍存在有不便與缺陷，而亟待加以進(jìn)一步改進(jìn)。因此如何能創(chuàng)設(shè)一種新的具強(qiáng)化回轉(zhuǎn)率的折疊式串接放大器，亦成為當(dāng)前業(yè)界極需改進(jìn)的目標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于，克服現(xiàn)有的折疊式串接放大器存在的缺陷，而提供一種新的具強(qiáng)化回轉(zhuǎn)率的折疊式串接放大器，所要解決的技術(shù)問(wèn)題是使其用以增強(qiáng)放大器的回轉(zhuǎn)率，以減低放大器的非線性效應(yīng)，非常適于實(shí)用。

本發(fā)明的另一目的在于，克服現(xiàn)有的折疊式串接放大器存在的缺陷，而提供一種新型結(jié)構(gòu)的具強(qiáng)化回轉(zhuǎn)率的折疊式串接放大器，所要解決的技術(shù)問(wèn)題是使其在于擴(kuò)大輸入范圍，以作為軌對(duì)軌(rail-to-rail)放大器，從而更加適于實(shí)用。

本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問(wèn)題是采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的。依據(jù)本發(fā)明提出的一種具強(qiáng)化回轉(zhuǎn)率的折疊式串接放大器，其中包含：折疊式串接放大電路；第一輸入電路；及第二輸入電路，該第二輸入電路的電性相反于該第一輸入電路的電性；其中，該第一輸入電路借由其驅(qū)動(dòng)點(diǎn)而連接至該折疊式串接放大電路，且該第二輸入電路的驅(qū)動(dòng)點(diǎn)連接至該第一輸入電路的交叉點(diǎn)。