[發(fā)明專利]高速放大器

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410428319.4
• 申請(qǐng)日: 2014-08-28
• 公開（公告）號(hào): CN104601128A
• 公開（公告）日: 2015-05-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: A·M·A·阿里;H·迪恩克
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 美國(guó)亞德諾半導(dǎo)體公司
• 主分類號(hào): H03F3/45
• 分類號(hào): H03F3/45
• 代理公司: 中國(guó)國(guó)際貿(mào)易促進(jìn)委員會(huì)專利商標(biāo)事務(wù)所 11038
• 代理人: 陳華成

背景技術(shù)

在放大器中，可能存在其頻率值與gm/C成比例的非主導(dǎo)頻率極點(diǎn)，其中g(shù)m是輸出級(jí)的跨導(dǎo)，C是輸出節(jié)點(diǎn)處的總電容(例如，C可以包括輸出節(jié)點(diǎn)處負(fù)載的電容、輸出節(jié)點(diǎn)本身的電容和寄生電容)。

對(duì)于高速應(yīng)用，非主導(dǎo)極點(diǎn)需要被推出到高頻。低的非主導(dǎo)極點(diǎn)頻率能夠?qū)е虏畹南辔辉６?欠阻尼行為)和低帶寬。為了增加非主導(dǎo)極點(diǎn)的頻率，放大器可設(shè)計(jì)成在放大器的輸出級(jí)具有增加的電流以提高輸出級(jí)的gm。然而，這會(huì)導(dǎo)致功耗增加。另外，由于gm/C本質(zhì)上受制造工藝限制，所以增加的電流不足以增加輸出級(jí)的非主導(dǎo)極點(diǎn)的頻率。

因此，對(duì)于具有增加或改進(jìn)的非主導(dǎo)極點(diǎn)頻率且具有改進(jìn)的帶寬和調(diào)整時(shí)間的放大器存在需求，而無需增加輸出級(jí)的電流。

附圖說明

圖1示出了根據(jù)本公開實(shí)施方案的電路。

圖2示出了根據(jù)本公開實(shí)施方案的電路中的晶體管的剖視圖。

圖3示出了根據(jù)本公開實(shí)施方案的電路。

圖4示出了根據(jù)本公開實(shí)施方案的電路中的晶體管的剖視圖。

圖5示出了根據(jù)本公開實(shí)施方案的電路。

圖6示出了根據(jù)本公開實(shí)施方案的電路。

具體實(shí)施方式

根據(jù)圖1所示的實(shí)施方案，電路100可以包括晶體管110、以及電感網(wǎng)絡(luò)120。晶體管110可以在輸出節(jié)點(diǎn)上輸出以驅(qū)動(dòng)負(fù)載140。電感網(wǎng)絡(luò)120可以連接到晶體管110的源極節(jié)點(diǎn)以補(bǔ)償輸出節(jié)點(diǎn)的電容。

在圖1中，電路100可以是放大器電路。晶體管110可以是PMOS(P型金屬氧化物硅)晶體管。晶體管110可以具有連接到待放大的輸入AC信號(hào)的柵極。驅(qū)動(dòng)器130可以是與晶體管110串聯(lián)地連接在電源VDD和GND之間的電流驅(qū)動(dòng)器，以產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)負(fù)載140的輸出節(jié)點(diǎn)。

可選地，晶體管110可以是配置為偏置通過放大器電路100的電流的電流驅(qū)動(dòng)晶體管。在該情況下，驅(qū)動(dòng)器130可以接收待放大的輸入信號(hào)。

在上述構(gòu)造中，晶體管110可以在其源極點(diǎn)上連接到VDD，在其漏極節(jié)點(diǎn)上連接到輸出節(jié)點(diǎn)，并且與電感網(wǎng)絡(luò)120串聯(lián)連接到電源VDD。晶體管110可以使其源極節(jié)點(diǎn)連接到電感網(wǎng)絡(luò)120，使得電感網(wǎng)絡(luò)120補(bǔ)償與輸出節(jié)點(diǎn)和晶體管110相關(guān)聯(lián)的電容。

通過將電感網(wǎng)絡(luò)120在晶體管110的源極節(jié)點(diǎn)上與晶體管110串聯(lián)連接，電路100采用例如與晶體管110串聯(lián)的電感網(wǎng)絡(luò)120。電感網(wǎng)絡(luò)120的電感可有效地“關(guān)掉”輸出節(jié)點(diǎn)處的電容(例如，包括負(fù)載電容、電路100輸出節(jié)點(diǎn)的寄生電容)，并且推出電路100的有效的非主導(dǎo)極點(diǎn)有效頻率，或者產(chǎn)生具有更佳調(diào)整性能的復(fù)極點(diǎn)。電感網(wǎng)絡(luò)120的最優(yōu)值取決于電路支路(可以包括晶體管110和其他器件)中的電路100的gm2以及在電路100的輸出節(jié)點(diǎn)處的總電容(C2)。電感網(wǎng)絡(luò)120的電感值可以根據(jù)如下公式來確定：L＝k?C2/gm2²，其中k是常數(shù)。電路100中的電感(L)、電容(C2)和有效電阻(1/gm2)可以形成并聯(lián)(RLC)諧振電路，因?yàn)殡姼?L)、電容(C2)和有效電阻(1/gm2)中的每一項(xiàng)有效地并聯(lián)連接在晶體管110中。因此，通過使用電感網(wǎng)絡(luò)120，可以使得電路100的響應(yīng)更快，并且可以提高電路100的非主導(dǎo)頻率響應(yīng)極點(diǎn)頻率。

根據(jù)仿真，為不使用電感網(wǎng)絡(luò)120來實(shí)現(xiàn)相似的響應(yīng)，通過電路100的功率需要增加大約60％。換言之，電感網(wǎng)絡(luò)120可以將電路100中的功耗降低大約40％以實(shí)現(xiàn)相同的響應(yīng)時(shí)間。

圖2示出了晶體管110的理想化的剖視圖。

晶體管110可以是具有柵極202的PMOS，柵極202具有柵極氧化物層204、P摻雜源極區(qū)域206、P摻雜漏極區(qū)域208、N摻雜勢(shì)阱區(qū)域210和P型襯底212

根據(jù)電路100中實(shí)現(xiàn)的實(shí)施方案，晶體管110可以使其P摻雜源極區(qū)?域208與電感網(wǎng)絡(luò)120連接。諸如擴(kuò)散或金屬分接等各種分接可以實(shí)現(xiàn)在晶體管110的上述部分中以連接到電感網(wǎng)絡(luò)120。另外，電感網(wǎng)絡(luò)120利用形成在襯底上的金屬條來實(shí)現(xiàn)，金屬條和襯底的幾何結(jié)構(gòu)和金屬特性限定了特定的期望電感值。電感網(wǎng)絡(luò)120可以包括手柄形狀的電感器或螺旋形的電感器。電感網(wǎng)絡(luò)120的電感值可以在100皮亨和350皮亨之間。額外的元件可以包含在電感網(wǎng)絡(luò)120中。

根據(jù)圖3所示的實(shí)施方案，電路300可以包括晶體管310和電感網(wǎng)絡(luò)320。晶體管310可以在輸出節(jié)點(diǎn)上輸出以驅(qū)動(dòng)負(fù)載440。電感網(wǎng)絡(luò)320可以連接到晶體管310的源極節(jié)點(diǎn)，以補(bǔ)償輸出節(jié)點(diǎn)的電容。