一種低功耗的寬帶全差分運(yùn)算放大器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種低功耗的寬帶全差分運(yùn)算放大器，尤其是應(yīng)用在寬帶無線通信收發(fā)機(jī)的中頻電路中，屬于模擬集成電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]由于寬帶無線通信的迅速發(fā)展，現(xiàn)在收發(fā)機(jī)的中頻電路如濾波器以及ADC電路中的帶寬頻率一般都會(huì)在1MHz以上，有的高速無線通信協(xié)議中甚至?xí)_(dá)到10MHz的量級(jí)，要求較高，因此就要求應(yīng)用在這些電路中的運(yùn)算放大器的帶寬要比較大。而采用傳統(tǒng)的密勒補(bǔ)償把輸出極點(diǎn)向離開原點(diǎn)的方向移動(dòng)，使兩級(jí)間的極點(diǎn)向原點(diǎn)移動(dòng)。采用這中頻率補(bǔ)償?shù)膬杉?jí)運(yùn)放結(jié)構(gòu)如果其3dB帶寬如果要達(dá)到1MHz以上的話就需要消耗很大的功耗，一般一個(gè)運(yùn)算放大器消耗的電流會(huì)在15mA左右。這對(duì)于會(huì)采用多個(gè)運(yùn)算放大器的濾波器和ADC的電路，在電流消耗方面顯然是不可以接受的。為了滿足低功耗設(shè)計(jì)的要求，本發(fā)明提出的運(yùn)放電路采用了一種前饋零點(diǎn)補(bǔ)償?shù)碾娐方Y(jié)構(gòu)。在兩級(jí)結(jié)構(gòu)放大器的基礎(chǔ)上通過額外引入一條輸入到輸出的前饋路徑，在兩個(gè)極點(diǎn)的基礎(chǔ)上形成一個(gè)左半平面的零點(diǎn)，對(duì)相位進(jìn)行補(bǔ)償實(shí)現(xiàn)運(yùn)放的穩(wěn)定。由于該結(jié)構(gòu)沒有采用密勒補(bǔ)償，所以主極點(diǎn)位置較密勒補(bǔ)償結(jié)構(gòu)高，更適合低功耗高帶寬電路設(shè)計(jì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明公開的電路結(jié)構(gòu)主要是實(shí)現(xiàn)寬帶全差分運(yùn)算放大器的相位補(bǔ)償，滿足運(yùn)放穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)低功耗的要求。
[0004]本發(fā)明提出的電路包括:作為輸入級(jí)的第一級(jí)主放大器，通過級(jí)聯(lián)方式連接到第一級(jí)主放大器輸出端的第二級(jí)放大電路以及位于第一級(jí)主放大器輸入端和第二級(jí)放大電路輸出端之間的前饋頻率補(bǔ)償電路，給尾電流源晶體管M1和第二級(jí)放大電路提供偏置電壓的偏置電路。
[0005]其中第一級(jí)主放大器包括:尾電流源晶體管M1的漏極連接到輸入晶體管M2M3的源極組成主放大器的輸入部分，晶體管仏的漏極連接到晶體管M2的漏極晶體管M5的漏極連接到晶體管M3的漏極構(gòu)成放大器的負(fù)載部分。電阻R i和電容C i并聯(lián)與電阻R 2和電容C 2的并聯(lián)連在一起到晶體管MJPM 5的柵極組成共模反饋網(wǎng)絡(luò)用來設(shè)定第一級(jí)放大器的輸出共模電壓。
[0006]第二級(jí)放大器和前饋補(bǔ)償電路包括:由晶體管馬和^的柵極和漏極分別連接到運(yùn)放的輸入端和輸出端組成頻率補(bǔ)償?shù)那梆佂罚约坝删w管％和M11的漏極和源極分別連在一起作為晶體管M7的負(fù)載；晶體管M 12和M 1(|的漏極和源極分別連在一起作為晶體管M 8的負(fù)載，組成第二級(jí)放大電路，電阻&和電容C 3并聯(lián)與電阻1?4和電容C 4的并聯(lián)連在一起到晶體管仏的柵極而M 6的漏極再連接到晶體管M 7和M 8的源極組成共模反饋網(wǎng)絡(luò)用來設(shè)定第二級(jí)放大器的輸出共模電壓。
[0007]偏置電路包括:由NMOS晶體管M13和二極管連接的M15的柵極和源極分別相連組成的電流鏡，以及二極管連接的PMOS晶體管M14的漏極和柵極連接到晶體管M 13的漏極組成。
[0008]基于本電路所實(shí)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)，其優(yōu)點(diǎn)在于:
[0009](I)低功耗；
[0010](2)運(yùn)放可以有很大的帶寬；
【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明提出的低功耗寬帶全差分運(yùn)算放大器實(shí)施例的電路結(jié)構(gòu)圖一。
[0012]圖2為本發(fā)明提出的低功耗寬帶全差分運(yùn)算放大器實(shí)施例的電路結(jié)構(gòu)圖二。
【具體實(shí)施方式】
[0013]圖1和2圖解說明電路的【具體實(shí)施方式】如下:尾電流源晶體管M1和輸入晶體管M2M3的組成的輸入部分，以及放大器的負(fù)載晶體管MjPM 5。電阻R1, R2和電容C i，C2組成共模反饋網(wǎng)絡(luò)用來設(shè)定第一級(jí)放大器的輸出共模電壓；由連接運(yùn)放的輸入和輸出的晶體管M7和M8組成的前饋通路，以及由晶體管M 9，Mltl和M n，M12組成的第二級(jí)放大電路負(fù)載，電阻R 3，R4和電容C3，C4組成的共模反饋網(wǎng)絡(luò)用來設(shè)定第二級(jí)放大器的輸出共模電壓；由NMOS晶體管M13和M 15組成的電流鏡，以及二極管連接的PMOS晶體管M 14組成。圖1和圖2的區(qū)別在于由晶體管M9，M10^PM11, M12組成的第二級(jí)放大電路連接方式不同，圖1中晶體管M JPM11的漏極和源極分別連在一起作為晶體管馬的負(fù)載；晶體管M12和M 1(|的漏極和源極分別連在一起作為晶體管隊(duì)的負(fù)載。而圖2中的連接方式則是交叉耦合結(jié)構(gòu)，其優(yōu)點(diǎn)在于阻抗較大。具體的連接如下:晶體管M#P M 12的漏極和源極分別連在一起作為晶體管M 7的負(fù)載；晶體管M11和M 1(|的漏極和源極分別連在一起作為晶體管M 8的負(fù)載。
[0014]以上所述本發(fā)明的優(yōu)化電路實(shí)施結(jié)構(gòu)，凡依本申請(qǐng)專利范圍所作的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種低功耗的寬帶全差分運(yùn)算放大器，采用CMOS工藝實(shí)現(xiàn)，其特征在于包括作為輸入級(jí)的第一級(jí)主放大器、第二級(jí)放大電路、前饋補(bǔ)償電路；第二級(jí)放大電路通過級(jí)聯(lián)方式連接到第一級(jí)主放大器輸出端，前饋補(bǔ)償電路位于第一級(jí)主放大器輸入端和第二級(jí)放大電路輸出端之間； 第一級(jí)主放大器包括尾電流源晶體管M1、晶體管M2'晶體管M3、晶體管M4、晶體管M5、電阻R1、電容C1、電阻R2和電容C 2;尾電流源晶體管M i的漏極連接到晶體管M 2、M3的源極組成第一級(jí)主放大器的輸入部分，晶體管M4的漏極連接到晶體管M 2的漏極，晶體管M 5的漏極連接到晶體管M3的漏極構(gòu)成第一級(jí)主放大器的負(fù)載部分；電阻R 電容C i并聯(lián)與電阻R 2和電容C2的并聯(lián)連在一起到晶體管M 4和M 5的柵極組成共模反饋網(wǎng)絡(luò)用來設(shè)定第一級(jí)放大器的輸出共模電壓； 由晶體管MJP晶體管M 8的柵極和漏極分別連接到運(yùn)放的輸入端和輸出端組成前饋補(bǔ)償電路的前饋通路，以及由晶體管M#P晶體管M ^的漏極和源極分別連在一起作為晶體管M7的負(fù)載；晶體管M 12和晶體管M 1(|的漏極和源極分別連在一起作為晶體管M 8的負(fù)載，組成第二級(jí)放大電路，電阻R3和電容C 3并聯(lián)與電阻R4和電容C 4的并聯(lián)連在一起到晶體管Mf^柵極而16的漏極再連接到晶體管M 7和晶體管M 8的源極組成共模反饋網(wǎng)絡(luò)用來設(shè)定第二級(jí)放大器的輸出共模電壓； 前饋補(bǔ)償電路給尾電流源晶體管M1和第二級(jí)放大電路提供偏置電壓的偏置電路。
2.如權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于電阻RpR2和電容C1X2組成共模反饋網(wǎng)絡(luò)用來設(shè)定第一級(jí)主放大器的輸出共模電壓，電阻R3、R4和電容C 3、C4組成的共模反饋網(wǎng)絡(luò)用來設(shè)定第二級(jí)放大電路的輸出共模電壓。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種低功耗的寬帶全差分運(yùn)算放大器，屬于模擬集成電路領(lǐng)域。運(yùn)放電路采用了一種前饋零點(diǎn)補(bǔ)償?shù)碾娐方Y(jié)構(gòu)。在兩級(jí)結(jié)構(gòu)放大器的基礎(chǔ)上通過額外引入一條輸入到輸出的前饋路徑，在兩個(gè)極點(diǎn)的基礎(chǔ)上形成一個(gè)左半平面的零點(diǎn)，對(duì)相位進(jìn)行補(bǔ)償實(shí)現(xiàn)運(yùn)放的穩(wěn)定。由于該結(jié)構(gòu)沒有采用密勒補(bǔ)償，所以主極點(diǎn)位置較密勒補(bǔ)償結(jié)構(gòu)高，更適合低功耗高帶寬電路設(shè)計(jì)。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在實(shí)現(xiàn)寬帶應(yīng)用的要求下所需要的功耗非常的小，能很好滿足無線寬帶通信系統(tǒng)的要求。
【IPC分類】H03F1-42, H03F3-45
【公開號(hào)】CN104639076
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410427716
【發(fā)明人】郄利波, 李羅生
【申請(qǐng)人】北京中電華大電子設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司
【公開日】2015年5月20日
【申請(qǐng)日】2014年8月27日