[發明專利]增益和擺率增強型放大器

有效

• 申請號: 201310365736.4
• 申請日: 2013-08-21
• 公開（公告）號: CN103457553A
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發明（設計）人: 黃曉宗;石建剛;劉倫才;王健安;黃文剛
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第二十四研究所
• 主分類號: H03F3/45
• 分類號: H03F3/45;H03F1/42
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種放大器，特別是一種增益和擺率增強型放大器，它應用于開關電容電路、數據轉換器、混合信號片上系統等集成電路領域。

背景技術

高性能運算跨導放大器（OTA）是開關電容濾波器、電源管理、數據轉換器等模擬電路的重要組成部分，也是構成更為復雜、高集成度混合信號SoC的基礎模塊。在大多數的應用中，跨導放大器必須要滿足例如寬帶寬、高增益、擺率增強型和低功耗的要求。

電流鏡跨導放大器是業界常用的實現方式，因為其僅具有單極點，無需頻率補償即可穩定，而且具有寬輸出擺幅，設計簡單。文獻1（JeongJin?Roh,High-Gain?Class-AB?OTA?with?Low?Quiescent?Current,Analog?Integrated?Circuits?and?Signal?Processing,47,225–228,2006）中對簡單的OTA進行了改進，利用輸入器件分裂和交叉反饋技術，提高了電路增益。但是，此種電路的擺率僅通過嚴格的電流鏡像來得到，由于多電流支路的分流作用，如果在保持輸出級電流鏡倍數不變的情況下，擺率下降，不能滿足高增益、擺率的需求。

發明內容

為了克服上述常規電流鏡跨導放大器的增益和擺率低的問題，本發明提出了一種增益和擺率增強型放大器，僅需要增加少量器件，可在不顯著增加電路功耗的情況下，大幅提升放大器的增益和擺率。

為實現上述目的，本發明解決上述技術問題所采取的技術方案在于，一種增益和擺率增強型放大器，包括：

一個差分輸入級單元，包括PMOS管M₀、PMOS管M_1a、PMOS管M_1b、PMOS管M_2a、PMOS管M_2b、PMOS管M₉～M₁₂和晶體管M_A1、晶體管M_A2，將輸入差分信號V_N和V_P進行對稱的差分放大；和

一個雙端轉單端單元，包括NMOS管M₃～M₆、PMOS管M₇、PMOS管M₈、晶體管M_B1、晶體管M_B2，形成帶有源極負反饋電阻的電流鏡，通過電流鏡像將雙端信號V_O1和V_O2轉換為單端信號V_O，作為增益和擺率增強型放大器的輸出。

所述差分輸入級單元，包括PMOS管M₀、PMOS管M_1a、PMOS管M_1b、PMOS管M_2a、PMOS管M_2b、PMOS管M₉～M₁₂和晶體管M_A1、晶體管M_A2，將輸入差分信號V_N和V_P進行對稱的差分放大。其中，PMOS管M₀的源極與V_DD相接，M₀的漏極與PMOS管M_1a、M_1b與M_2a、M_2b的源極相接，M₀的柵極連接偏置電壓V_BP，構成尾電流源，M_1a與M_1b的柵極相接，M_2a和M_2b的柵極相接，M_1b的漏極與M₁₁的漏極相接，M₁₁的漏極和柵極相接，M₁₁和M₁₂的柵極相接，M_A2的漏極與M₁₁的源極相接，M_2b的漏極與M₉的漏極相接，M₉的漏極和柵極相接，M₉和M₁₀的柵極相接，M_A1的漏極與M₉的源極相接。