[發明專利]具有調節的共模抑制的差分放大器和具有改進的共模抑制比率的電路

在審

• 申請號: 201810614404.8
• 申請日: 2018-06-07
• 公開（公告）號: CN109004911A
• 公開（公告）日: 2018-12-14
• 發明（設計）人: J·E·D·赫維茨
• 申請（專利權）人: 亞德諾半導體集團
• 主分類號: H03F3/45
• 分類號: H03F3/45;H03G3/30
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 周陽君

本公開涉及具有調節的共模抑制的差分放大器和具有改進的共模抑制比率的電路。提供具有改進的共模抑制的放大器電路。這可以通過估計輸入信號的共模電壓值并用它來調整放大器輸出的目標共模電壓來實現。這可以幫助避免共模電壓改變的差分增益。

技術領域

本公開涉及具有兩個輸出和改進的共模抑制性能的差分放大器，其中輸出節點處的電壓之間的差異基本不受共模輸入電壓的變化的影響。

背景技術

眾所周知，差分放大器應該在它們各自的第一和第二輸入端接收第一和第二信號，并且產生僅僅是第一和第二信號之間差值函數的輸出。如果信號具有共模分量，則該共模分量的值不應影響理想差分放大器的輸出。

然而，在實際器件中，器件失配意味著器件偏離理想響應特性，并且輸出表現出對共模輸入電壓的一些依賴性。因此需要改善使用差分放大器的電路的性能。共模輸入信號顯示本身作為輸出信號的改變的量通常被稱為共模抑制比率。實質上，它是衡量放大器如何避免將共模信號與差分信號混合的度量。

命名

通常術語“放大器”用于指提供增益的電路。有時候這個術語用來表示電路或增益模塊，它具有非常高的但不一定良好控制的增益，例如可操作的放大器2，如圖1a所示。有時候這個術語被用來包含設置，其中增益模塊/運算放大器2在反饋環路內部提供，其中放大器的整體增益由反饋環路定義，如圖1b所示。

這里，當我們特別希望區分圖1a和1b中所示的配置時，那么諸如圖1a的布置的東西將被稱為增益模塊，并且諸如圖1b的布置之類的東西將被稱為“反饋定義的放大器”。

發明內容

根據本公開的第一方面，提供具有前饋路徑的差分放大器，用于調節作為輸入信號的共模分量的函數的目標共模輸出電壓。

前饋路徑可以在增益模塊的內部形成，也可以由增益模塊周圍的組件形成。

差分放大器可以包括具有差分輸入和差分輸出的增益模塊。

差分放大器的增益可以通過圍繞增益模塊的反饋網絡來設置。

反饋網絡可以是基于電阻器的網絡。然而在其他實施例中，反饋網絡可以包括除電阻器之外或代替電阻器的其他組件。其他組件可以在連續時間(非開關)或離散時間(開關)模式下運行。

在一個實施例中，提供了一種基于電阻器的反饋限定差分放大器，其具有全差分輸出，并且具有用于調整目標共模輸出電壓以跟蹤共模輸入信號中的變化的裝置。

基于電阻器的反饋定義差分放大器具有某些優點，例如它在連續時間工作并且可以被配置為具有低輸入阻抗。基于開關電容技術的切碎放大器不具備這些功能。然而，這種基于電阻器的技術由于組件不匹配而更易于產生誤差。形成在集成電路上的電阻器仍然可能由于光刻中的微小差異，它們被蝕刻的量的輕微變化或者材料沉積量或其他制造誤差而導致制造誤差。此外，這些電阻器由于放置它們的電路的操作而可能經歷熱梯度，這意味著電阻器在使用中可能在不同的溫度下操作。此外，封裝集成電路的過程會對硅芯片造成壓力，這也會引起所謂的匹配電阻器的電阻變化。所有這些影響都會在電阻器控制的差分放大器周圍的增益設置網絡中引起電阻失配。相對適中的量的電阻失配會導致放大器的共模抑制比顯著降低。

有利地，增益模塊，例如操作放大器，與根據輸入共模電壓來修改目標輸出共模電壓的電路相關聯。該電路還可以施加電壓以便移動差分放大器的輸入和輸出電壓范圍之間的電壓域(共模電壓)。

根據本公開的第二方面，提供一種在存在共模輸入信號分量的情況下改善差分放大器的線性的方法，所述差分放大器具有用于控制放大器的差分輸出的目標共模輸出電壓的控制節點，所述方法包括：作為輸入共模電壓的函數的到目標共模電壓控制節點的控制信號。