[發(fā)明專利]一種運算放大器、電平轉(zhuǎn)換電路以及可編程增益放大器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210413014.7
• 申請日: 2012-10-25
• 公開（公告）號: CN103780212A
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊金達;周立人;熊俊;林敬新
• 申請（專利權(quán)）人: 華為技術(shù)有限公司
• 主分類號: H03F3/45
• 分類號: H03F3/45;H03F1/32;H03G3/30;H03K19/0185
• 代理公司: 北京弘權(quán)知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11363
• 代理人: 陳蕾;許偉群

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導體技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種運算放大器、電平轉(zhuǎn)換電路以及可編程增益放大器。

背景技術(shù)

在模數(shù)混合芯片中，常需要對在模擬前端連續(xù)的模擬信號作電平搬移，同時保證搬移信號的質(zhì)量（如擺動幅度、線性度等）。通常，考慮到性能、電壓裕度等原因，模擬前端電路往往采用工作在高電壓域的IO器件設(shè)計。而考慮到功耗面積等原因，數(shù)字以及模數(shù)轉(zhuǎn)換器則采用工作在低電壓域的core器件實現(xiàn)。因此，電平轉(zhuǎn)換電路需要將模擬信號從高電壓域搬移到低電壓域，其中不僅涉及到電壓域的轉(zhuǎn)換，還涉及到信號共模電平的轉(zhuǎn)換。同時還要求電平轉(zhuǎn)換電路具有驅(qū)動后級大電容負載的能力。進一步考慮到可靠性的問題，還需要保證電平轉(zhuǎn)換電路的輸出端在任何時候都不能看到前級的高電源電壓。

現(xiàn)有常用的模擬信號電平轉(zhuǎn)換電路一般為開環(huán)源極跟隨器（Source?Follower），如圖1所示，為典型的開環(huán)源極跟隨器的電路圖。

所述開環(huán)源極跟隨器包括：PMOS管M10和電流源Is10。如圖1所示，所述電流源Is10的一端接工作電源AVDD，另一端接PMOS管M10的源極；所述PMOS管M10的柵極接輸入信號Vin，漏極接地。所述電流源Is10與PMOS管M10的源極相連的一端為所述開環(huán)源極跟隨器的輸出端。

圖1所示的開環(huán)源極跟隨器常用于實現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換和驅(qū)動容性負載以及隔離輸入和輸出。該方案的技術(shù)特點是采用PMOS管M10的襯底和源極相接的方法，消除了襯偏效應(yīng)。輸入信號Vin從PMOS管M10的柵極輸入，輸出信號Vout從所述PMOS管M10的源極輸出。如果保證流經(jīng)PMOS管M10的電流不變，則在一階近似的情況下，根據(jù)MOS管電壓電流的標準公式，見公式（1）：

Ids=12μpCoxWL(Vgs-Vth)2---(1)]]>

所述PMOS管M10的柵源電壓Vgs也能保持恒定。從而確保了輸出信號Vout始終跟隨輸入信號Vin。

圖1所示的開環(huán)源極跟隨器能夠?qū)崿F(xiàn)從低電平到高電平的轉(zhuǎn)換功能。但是，現(xiàn)有技術(shù)方案存在以下問題：

（1）不能實現(xiàn)從高電平到底電平的轉(zhuǎn)換功能；

（2）由于MOS管都存在溝道長度調(diào)制效應(yīng)，隨著漏源兩端的電壓不同，相同的漏端電流也會導致不同的柵源電壓Vgs。在大信號的輸入條件下，圖1所述開環(huán)源極跟隨器的漏源兩端會出現(xiàn)較大的電壓擺幅，影響電壓跟隨的準確度，使線性度惡化。而為了減輕溝道長度調(diào)制效應(yīng)的影響，常增加PMOS管的溝道長度，在低頻大擺幅應(yīng)用時，這一改進能在一定程度上改善線性度。然而，當輸入信號Vin的頻率提高時，由于溝長增加導致寄生電容增大，一方面限制了最大輸入信號頻率，另一方面增加的寄生電容也會惡化輸出信號Vout的線性度。

（3）當所述開環(huán)源極跟隨器驅(qū)動較大容性或阻性負載時，隨著輸入信號的變化，負載會從電流源Is10抽送不同的電流，這將改變流經(jīng)PMOS管M10的電流，使柵源電壓Vgs隨著輸入信號的變化而變化，惡化了輸出信號Vout的線性度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明實施例中提供了一種運算放大器、電平轉(zhuǎn)換電路以及可編程增益放大器，能夠同時實現(xiàn)從低電平到高電平轉(zhuǎn)換以及從高電平到低電平轉(zhuǎn)換的功能，且能滿足輸出大擺幅以及高線性度的要求。

本發(fā)明實施例提供一種運算放大器，所述運算放大器包括：第一PMOS管、第二PMOS管、第三NMOS管、第四NMOS管、第五NMOS管、第六NMOS管、第七PMOS管、第八PMOS管、第九PMOS管、以及第一電流源和第二電流源；