[發明專利]放大器裝置

有效

• 申請號: 201480064751.8
• 申請日: 2014-09-25
• 公開（公告）號: CN105765859B
• 公開（公告）日: 2019-02-12
• 發明（設計）人: 安德烈亞斯·菲齊
• 申請（專利權）人: ams有限公司
• 主分類號: H03F1/26
• 分類號: H03F1/26;H03F3/45
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 朱勝;陳煒

提供了一種放大器裝置，該放大器裝置包括：第一差分級(DS1)，包括具有第一閾值電壓(Vthl)的至少兩個晶體管(M1，M1')；至少第二差分級(DS2)，包括具有與第一閾值電壓不同的第二閾值電壓的至少兩個晶體管(M3，M3')。第一差分級和第二差分級(DS1，DS2)的晶體管中的至少一個分別具有共同耦接至放大器裝置的輸入的控制輸入，第一差分級的至少一個晶體管(M1)和第二差分級的一個晶體管(M3)布置在共同電流路徑中，該共同電流路徑耦接至放大器裝置的輸出。

本申請涉及一種放大器裝置。例如運算放大器的放大器裝置目前用在廣泛的應用領域中。運算放大器當在集成電路中被實現時通常包括晶體管的一個或多個差分對。差分對的噪聲功率在很大程度上取決于所使用的電流。即，噪聲水平越低，則需要越多的電流。

然而，尤其是在當今的針對移動設備中的低功率放大器的不斷增長的市場中，需要可以集成在半導體設備中并且實現減小的電流消耗與提高的噪聲性能二者的放大器。

因此，本申請的目的是提供一種如下的放大器裝置：該放大器裝置在給定的噪聲要求的情況下提供較小的功耗，或者在給定的功耗的情況下提供提高的噪聲性能，或者在給定的噪聲要求的情況下提供較小的功耗并且在給定的功耗的情況下提供提高的噪聲性能。

該目的是通過根據權利要求1所述的放大器裝置來解決。在從屬權利要求中呈現了另外的實施例。

根據實施例，一種放大器裝置包括：第一差分級，包括具有第一閾值電壓的至少兩個晶體管；至少第二差分級，包括具有與第一閾值電壓不同的第二閾值電壓的至少兩個晶體管，第一差分級和第二差分級的晶體管中的至少一個分別具有共同地耦接至放大器裝置的輸入的控制輸入，第一差分級的至少一個晶體管和第二差分級的一個晶體管布置成在共同電流路徑中，該共同電流路徑耦接至放大器裝置的輸出。

由于至少兩個差分級使用具有不同閾值電壓的晶體管，所以這兩個放大器的共模電壓可以是相同的。因此，可以將相同的輸入信號施加至這兩個差分級，而不修改任一差分級的共模電平。

這進而考慮設計以下放大器，其在相同的噪聲性能下具有低得多的功率消耗，或者在相同水平的功耗下具有好得多的噪聲性能，或者在相同的噪聲性能下具有低得多的功耗并且在相同水平的功耗下具有好得多的噪聲性能。由于第一差分級和第二差分級的至少一個晶體管分別布置成在共同電流路徑中，所以電流被復用并且考慮到在相同的噪聲性能下的期望的較低功耗。

優選地，第二差分級的晶體管的閾值電壓低于第一差分級的晶體管的閾值電壓。

閾值電壓之差優選地大于第一差分級的晶體管的飽和電壓。例如，閾值電壓之間的差可以在100mV與200mV之間的區間中。

根據實施例，放大器裝置的輸入包括具有兩個端子的差分輸入。這些端子中的一個端子耦接至第一差分級的至少一個晶體管的控制輸入并且耦接至第二差分級的至少一個晶體管的控制輸入。差分輸入端子中的第二端子耦接至第一差分級的至少另一晶體管的控制輸入并耦接至第二差分級的至少另一晶體管的控制輸入。

可以使至少兩個差分級的差分輸入并聯連接至放大器裝置的差分輸入。

根據本原理，不必對差分級的輸入中的一個或二者進行共模調整。

在另一實施例中，第一差分級的兩個晶體管具有共同源極節點，并且第二差分級的兩個晶體管具有共同源極節點。因此，分別形成了典型的差分級。然而，根據本原理，這種基本的差分對僅是實現差分級的一種方式。形成差分級的其他方式在本領域技術人員的認識范圍內。

在另一實施例中，第二差分級的兩個晶體管的共同源極節點耦接至第一差分級的晶體管中的一個晶體管的漏極端子。第二差分級包括具有共同源極節點的另外的晶體管對，該共同源極節點耦接至第一差分級的晶體管中的另一晶體管的漏極端子，從而形成級聯結構。該級聯結構是實現第一差分級和第二差分級的電流復用原理的一種方式。

當然，進一步將級聯原理擴展至代替上面所呈現的兩級級聯結構的三級級聯結構也在本申請的范圍內。