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，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)償把輸出極點向離開原點的方向移動，使兩級間的極點向原點移動。采用這中頻率補(bǔ)償?shù)膬杉夁\(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，一般一個運(yùn)算放大器消耗的電流會在15mA左右。這對于會采用多個運(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)計的要求，本發(fā)明提出的運(yùn)放電路采用了一種前饋零點補(bǔ)償?shù)碾娐方Y(jié)構(gòu)。在兩級結(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，在兩個極點的基礎(chǔ)上形成一個左半平面的零點，對相位進(jìn)行補(bǔ)償實現(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。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明公開的電路結(jié)構(gòu)主要是實現(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:作為輸入級的第一級主放大器，通過級聯(lián)方式連接到第一級主放大器輸出端的第二級放大電路以及位于第一級主放大器輸入端和第二級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和第二級放大電路提供偏置電壓的偏置電路。
[0005]其中第一級主放大器包括: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)定第一級放大器的輸出共模電壓。
[0006]第二級放大器和前饋補(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?，以及由晶體管％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]基于本電路所實現(xiàn)的結(jié)構(gòu)，其優(yōu)點在于:
[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)算放大器實施例的電路結(jié)構(gòu)圖二。
【具體實施方式】
[0013]圖1和2圖解說明電路的【具體實施方式】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)化電路實施結(jié)構(gòu)，凡依本申請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】
1.一種低功耗的寬帶全差分運(yùn)算放大器，采用CMOS工藝實現(xiàn)，其特征在于包括作為輸入級的第一級主放大器、第二級放大電路、前饋補(bǔ)償電路；第二級放大電路通過級聯(lián)方式連接到第一級主放大器輸出端，前饋補(bǔ)償電路位于第一級主放大器輸入端和第二級放大電路輸出端之間； 第一級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補(bǔ)償?shù)碾娐方Y(jié)構(gòu)。在兩級結(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，在兩個極點的基礎(chǔ)上形成一個左半平面的零點，對相位進(jìn)行補(bǔ)償實現(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。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，在實現(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】CN104639076
【申請?zhí)枴緾N201410427716
【發(fā)明人】郄利波, 李羅生
【申請人】北京中電華大電子設(shè)計有限責(zé)任公司
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2014年8月27日