適用于tft-lcd驅(qū)動(dòng)電路的增益增強(qiáng)型運(yùn)算放大器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及大規(guī)模集成電路，低壓低功耗電路，TFT-1XD驅(qū)動(dòng)電路，運(yùn)算放大器，具體講，涉及適用于TFT-1XD驅(qū)動(dòng)電路的低功耗增益增強(qiáng)型運(yùn)算放大器。
【背景技術(shù)】
[0002]低壓低功耗高增益大帶寬運(yùn)算放大器始終是低功耗模擬電路很活躍的研究領(lǐng)域。許多高增益單級(jí)運(yùn)算放大器的增益增強(qiáng)技術(shù)可以廣泛應(yīng)用于便攜式電子設(shè)備，例如:TFT-LCD驅(qū)動(dòng)電路、電源管理等設(shè)備中。由于傳統(tǒng)的高增益放大器受到增益級(jí)的數(shù)目和補(bǔ)償電容的限制，提高帶寬和直流增益是相互矛盾的，同時(shí)也是以犧牲功耗為代價(jià)的。降低功耗和提高增益而不犧牲芯片面積是模擬電路設(shè)計(jì)一個(gè)熱門(mén)的研究領(lǐng)域。許多多級(jí)高增益放大器依靠增加增益級(jí)的數(shù)目，這增加了功耗，同時(shí)也帶來(lái)更大的補(bǔ)償電容，最終增加了芯片的面積。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明意在彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的不足，增強(qiáng)放大器的輸入跨導(dǎo)和輸出電阻，進(jìn)而提高放大器的直流增益。最終實(shí)現(xiàn)在同等芯片面積的條件下，提高放大器的直流增益和增益帶寬積。為此，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是，適用于TFT-LCD驅(qū)動(dòng)電路的增益增強(qiáng)型運(yùn)算放大器，由Recycling folded cascode放大級(jí)、輸出電阻增強(qiáng)環(huán)路、跨導(dǎo)增強(qiáng)環(huán)路和高擺幅輸出級(jí)組成；經(jīng)Recycling folded cascode放大級(jí)輸入差模信號(hào)Vin_和Vin+，再經(jīng)過(guò)輸出電阻增強(qiáng)環(huán)路級(jí)和跨導(dǎo)增強(qiáng)環(huán)路級(jí)的交叉正反饋?zhàn)饔煤?，然后?jīng)過(guò)cascode電流鏡的電流倍增作用，最終經(jīng)過(guò)高擺幅輸出級(jí)到輸出端Vout。
[0004]Recycling folded cascode放大級(jí)包括輸入跨導(dǎo)增強(qiáng)級(jí)gml和cascode電流鏡。輸出電阻增強(qiáng)環(huán)路包括晶體管Mal-Ma8 ;跨導(dǎo)增強(qiáng)環(huán)路包括晶體管Mbl_Mb8 ;高擺幅輸出級(jí)包括晶體管M5-M10。
[0005]Recycling folded cascode 放大級(jí)由 PM0S 晶體管 Mla、Mlb、M2a、M2b、M5、M6、M7、M8、M9、M10 和 NM0S 晶體管 Mll、M12、M3a、M3b、M4a、M4b 組成；輸入跨導(dǎo)增強(qiáng)級(jí) gml 由 PM0S晶體管機(jī)&、]?113、]\123、]\1213、]\&11、]\&13、]\&15、]\&17、]\&1、]\&3、]\&5、]\&7 和 NM0S 晶體管 Ma2、Ma4、Ma6、Ma8、Mb2、Mb4、Mb6、Mb8 組成；cascode 電流鏡由 NM0S 晶體管 Mil、M12、M3a、M3b、M4a、M4b組成。
[0006]具體的實(shí)施電路結(jié)構(gòu)如下:所述的放大器由第一至第二i^一 PM0S晶體管M0a、M0b、M0c、Mla、Mlb、M2a、M2b、Mal、Ma3、Ma5、Ma7、Mbl、Mb3、Mb5、Mb7、M5、M6、M7、M8、M9、M10以及第一至第十四 NM0S 晶體管 Ma2、Ma4、Ma6、Ma8、Mb2、Mb4、Mb6、Mb8、Ml 1、Ml2、M3a、M3b、M4a、M4b共35個(gè)M0S晶體管構(gòu)成；其中:
[0007]第一至第三、第十六、第十七PM0S晶體管M0a、M0b、M0c、M5、M6的源極共同接供電電源 VDD ;所有 PM0S 晶體管 M0a、M0b、M0c、Mla、Mlb、M2a、M2b、Mal、Ma3、Ma5、Ma7、Mbl、Mb3、Mb5、Mb7、M5、M6、M7、M8、M9、M10的襯底端接供電電源VDD ;除了第九至第十NM0S晶體管Ml 1、Ml2 外，所有 NMOS 晶體管 Ma2、Ma4、Ma6、Ma8、Mb2、Mb4、Mb6、Mb8、M3a、M3b、M4a、M4b 的源極共同接地 GND ；所有 NMOS 晶體管 Ma2、Ma4、Ma6、Ma8、Mb2、Mb4、Mb6、Mb8、Ml 1、Ml2、M3a、M3b、M4a、M4b的襯底共同接地GND ；
[0008]第一至第三PM0S晶體管MOa、MOb、MOc的柵極接第一偏置電壓Vbl ;第一 PM0S晶體管MOa的漏極接第四至第七PM0S晶體管Mla、Mlb、M2a、M2b的源極；
[0009]第四至第五PM0S晶體管Mla、Mlb的柵極接輸入端Vp ;第六至第七PM0S晶體管M2a、M2b的柵極接輸入端Vn ;
[0010]第四、第二十PM0S晶體管Mla、M9的漏極共同接第i^一 NM0S晶體管M3a的漏極；第六、第二i^一 PM0S晶體管M2a、M10的漏極共同接第十三NM0S晶體管M4a的漏極；第七PM0S晶體管M2b、第^^一至第十二 NM0S晶體管M3a、M3b的柵極共同接第九NM0S晶體管Mil的漏極；第五PM0S晶體管Mlb、第十三至第十四NM0S晶體管M4a、M4b的柵極共同接第十NM0S晶體管M12的漏極；第九NM0S晶體管Mil的源極接第十二NM0S晶體管M3b的漏極；第十NM0S晶體管M12的漏極接第十四NM0S晶體管M4b的漏極；第九、第十NM0S晶體管M11、M12和第二十、第二^^一 PM0S晶體管M9、M10的柵極共同接第三偏置電壓Vb3 ;
[0011]第二十PM0S晶體管M9的源極和第十八PM0S晶體管M7的漏極共同接第十六、第十七PM0S晶體管M5、M6的柵極；第二^^一 PM0S晶體管M10的源極和第十九PM0S晶體管M8的漏極共同接輸出端Vout ;第十八、第十九PM0S晶體管M7、M8的柵極共同接第二偏置電壓Vb2 ;第十八PM0S晶體管M7的源極接第十六PM0S晶體管M5的漏極；第十九PM0S晶體管M8的源極接第十七PM0S晶體管M6的漏極；
[0012]第八至第^^一 PM0S晶體管Mal、Ma3、Ma5、Ma7的源極共同接第二 PM0S晶體管MOb的漏極；第八PM0S晶體管Mai的柵極和漏極，第一 NM0S晶體管Ma2的柵極和漏極共同接第四PM0S晶體管Mla的源極；第^^一 PM0S晶體管Ma7的柵極和漏極，第四NM0S晶體管Ma8的柵極和漏極共同接第六PM0S晶體管M2a的源極；第九PM0S晶體管Ma3和第二 NM0S晶體管Ma4的柵極，第十PM0S晶體管Ma5和第三NM0S晶體管Ma6的漏極共同接第i^一 PM0S晶體管Ma7的柵極；第九PM0S晶體管Ma3和第二 NM0S晶體管Ma4的漏極，第十PM0S晶體管Ma5和第三NM0S晶體管Ma6的柵極共同接第八PM0S晶體管Mai的柵極；第一至第四NM0S晶體管Ma2、Ma4、Ma6、Ma8的源極共同接地GND ；
[0013]第十二至第十五PM0S晶體管Mbl、Mb3、Mb5、Mb7的源極共同接第三PM0S晶體管MOc的漏極；第十二 PM0S晶體管Mbl的柵極和漏極，第五NM0S晶體管Mb2的柵極和漏極共同接第九NM0S晶體管Mil的漏極；第十五PM0S晶體管Mb7的柵極和漏極，第八NM0S晶體管Mb8的柵極和漏極共同接第十NM0S晶體管M12的漏極；第十三PM0S晶體管Mb3和第六NM0S晶體管Mb4的柵極，第十四PM0S晶體管Mb5和第七NM0S晶體管Mb6的漏極共同接第十五PM0S晶體管Mb7的柵極；第十三PM0S晶體管Mb3和第六NM0S晶體管Mb4的漏極，第十四PM0S晶體管Mb5和第七NM0S晶體管Mb6的柵極共同接第十二 PM0S晶體管Mbl的柵極；第五至第八NM0S晶體管Mb2、Mb4、Mb6、Mb8的源極共同接地GND ；
[0014]第五PM0S晶體管Mlb的漏極接第十NM0S晶體管M12的漏極；第六PM0S晶體管M2b的漏極接第九NM0S晶體管Mil的漏極。
[0015]本發(fā)明的技術(shù)特點(diǎn)及效果:
[0016]本發(fā)明基于原有的Recycling Folded cascode放大器，本文采用正反饋的環(huán)路來(lái)分別增強(qiáng)放大器的輸入跨導(dǎo)和輸出電阻，進(jìn)而提高放大器的直流增益。最終實(shí)現(xiàn)在同等芯片面積的條件下，提高放大器的直流增益和增益帶寬積，并具有更大的容性負(fù)載驅(qū)動(dòng)能力。
【附圖說(shuō)明】
[0017]本發(fā)明上述的優(yōu)點(diǎn)從下面結(jié)合附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
[0018]圖1單級(jí)運(yùn)算放大器的電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明提出了一種用于TFT-LCD驅(qū)動(dòng)的跨導(dǎo)增強(qiáng)和增益增強(qiáng)的低功耗增益增強(qiáng)型單級(jí)運(yùn)算放大器，基于原有的Recycling Folded cascode放大器，本文采用正反饋的環(huán)路來(lái)分別增強(qiáng)放大器的輸入跨導(dǎo)和輸出電阻，進(jìn)而提高放大器的直流增益。最終實(shí)現(xiàn)在同等芯片面積的條件下，提高放大器的直流增益和增益帶寬積。
[0020]本發(fā)明提出了一種用于TFT-LCD驅(qū)動(dòng)的跨導(dǎo)增強(qiáng)和增益增強(qiáng)的低功耗高增益大單級(jí)運(yùn)算放大器，所述的放大器由Recycling folded cascode放大級(jí)、輸出電阻增強(qiáng)環(huán)路、跨導(dǎo)增強(qiáng)環(huán)路和高擺幅輸出級(jí)組成。Recycling folded cascode放大級(jí)包括輸入跨導(dǎo)增強(qiáng)級(jí)gml和cascode電流鏡。輸出電阻增強(qiáng)環(huán)路包括晶體管Mal_Ma8 ;跨導(dǎo)增強(qiáng)環(huán)路包括晶體管Mbl-Mb8 ;高擺幅輸出級(jí)包括晶體管M5-M10。
[0021]Recycling folded cascode 放大級(jí)由 PM0S 晶體管 Mla、Mlb、M2a、M2b、M5、M6、M7、M8、M9、M10 和 NM0S 晶體管 Mll、M12、M3a、M3b、M4a、M4b 組成。輸入跨導(dǎo)增強(qiáng)級(jí) gml 由 PM0S晶體管 Mla、Mlb、M2a、M2b、Mal、Ma3、Ma5、Ma7、Mbl、Mb3、Mb5、Mb7 和 NM0S 晶體管 Ma2、Ma4、Ma6、Ma8、Mb2、Mb4、Mb6、Mb8 組成。cascode 電流鏡由 NM0S 晶體管 Mll、M12、M3a、M3b、M4a、M4b組成。
[0022]具體的實(shí)施電路原理圖如附圖:所述的放大器由第一至第二十一 PM0S晶體管MOa、MOb、MOc、Mla、Mlb、M2a、M2b、Ma1、Ma3、Ma5、Ma7、Mbl、Mb3、Mb5、Mb7、M5、M6、M7、M8、M9、M10 以及第一至第十四 NMOS 晶體管 Ma2、Ma4、Ma6、Ma8、Mb2、Mb4、Mb6、Mb8、Mil、M12、M3a、M3b、M4a、M4b共35個(gè)M0S晶體管構(gòu)成；其中:
[0023]第一至第三、第十六、第十七PM0S晶體管M0a、M0b、M0c、M5、M6的源極共同接供電電源 VDD ;所有 PM0S 晶體管 MOa、MOb、MOc、Mla、Mlb、M2a、M2b、Ma1、Ma3、Ma5、Ma7、Mbl、Mb3、Mb5、Mb7、M5、M6、M7、M8、M9、M10的襯底端接供電電源VDD ;除了第九至第十NMOS晶體管 Ml 1、Ml2 外，所有 NM0S 晶體管 Ma2、Ma4、Ma6、Ma8、Mb2、Mb4、Mb6、Mb8、M3a、M3b、M4a、M4b的源極共同接地 GND ;所有 NMOS 晶體管 Ma2、Ma4、Ma6、Ma8、Mb2、Mb4、Mb6、Mb8、Mil、M12、M3a、M3b、M4a、M4b的襯底共同接地GND ；
[0024]第一至第三PM0S晶體管M0a、M0b、MOc的柵極接第一偏置電壓Vbl ;第一 PM0S晶體管MOa的漏極接第四至第七PM0S晶體管Mla