低壓高共模抑制放大器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種共模抑制放大器，尤其涉及一種能在低電源電壓下運(yùn)行且輸出性能不受輸入共模電壓變化而影響的低壓高共模抑制放大器，屬于集成電子電路設(shè)計領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]低電源電壓高共模抑制放大器在高性能醫(yī)療和工業(yè)系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛，如圖1所示的常規(guī)的運(yùn)算放大器，由于其已得到廣泛應(yīng)用，故而其電路結(jié)構(gòu)描述省略。該結(jié)構(gòu)的好處是可以實現(xiàn)上升和下降的壓擺率平衡，但缺點是共柵極電流隨著輸入共模電壓變化，從而導(dǎo)致失調(diào)電壓隨輸入共模電壓變化，輸出性能難以滿足實用需求。
[0003]已有一部分研宄者對圖1所示的常規(guī)運(yùn)算放大器提出了改進(jìn)，如圖2所示。其詳盡的改進(jìn)請參見:Ron Hogervorst, John P.Tero, Johan H.Huijsing; Compact CMOSconstant-gm rail—to—rail input stage with gm-control by an electronic zenerd1de, IEEE Journal of Solid-State Circuits, vol.31，pp.1035 - 1040，July1996。該結(jié)構(gòu)保證了壓擺率平衡的同時可以提高電路共模抑制，但存在二極管串聯(lián)偏置Pqb和P3C，不能在低電源電壓下工作，放大器應(yīng)用無法拓展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明的目的是提出一種低壓高共模抑制放大器。
[0005]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為:低壓高共模抑制放大器，包含差分對管及共模抑制放大電路相連構(gòu)成的基本電路，其特征在于:所述放大器設(shè)有由場效應(yīng)管P2B、P2C、N2B、N2c組成的共模反饋電路和由場效應(yīng)管N 3、N4, P6, P5, P3A、P3b組成的電流求和電路，其中所述共模反饋電路的場效應(yīng)管P2B、P2。與共模抑制放大電路的場效應(yīng)管P 2A共柵相接于共柵參考電壓VCP，共模抑制放大電路的電源端電流源P1A、P1B及地端電流源N 1A、N1B通過電流求和電路將流過的電流鏡像到場效應(yīng)管Nb，且場效應(yīng)管Nb及電阻Rb與參考電流I KEF流經(jīng)的場效應(yīng)管Na及電阻R a共模匹配，鉗位流經(jīng)共模抑制放大電路中場效應(yīng)管N 24的電流接近參考電流Iref。
[0006]進(jìn)一步地，所述放大器于共模抑制放大電路的電源端引入固定偏置的電流源TP，并于共模抑制放大電路的地端引入固定偏置的電流源Tn，鉗位場效應(yīng)管N2a保持一定的電流。
[0007]本發(fā)明的有益效果:通過將共模抑制放大電路的電源端和地端的尾電流源以反饋形式自偏置，使該低電源電壓工柵極電流不會隨輸入共模電壓變化，大大提高了電路的共模抑制效果，同時通過進(jìn)一步引入固定偏置的電流源保證了該放大器可以在低電源電壓下工作。
【附圖說明】
[0008]圖1是一種常規(guī)的運(yùn)算放大器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0009]圖2是現(xiàn)有一種針對圖1所示運(yùn)算放大器提出的改進(jìn)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0010]圖3是本發(fā)明提出的低壓高共模抑制放大器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]圖4是本發(fā)明放大器的輸出電流隨輸入共模電壓的變化示意圖。
[0012]圖5是本發(fā)明放大器中失調(diào)電壓Vffi對輸出電流的影響示意圖。
【具體實施方式】
[0013]如圖3所示的本發(fā)明低壓高共模抑制放大器結(jié)構(gòu)示意圖可見，該放大器也包含差分對管及共模抑制放大電路相連構(gòu)成的基本電路，該基本電路由于當(dāng)前已得到廣泛應(yīng)用，故省略詳述其中各器件名稱及相互連接，請參見圖示。但在這個基本電路的基礎(chǔ)上，為了克服該基本電路在實際應(yīng)用中出現(xiàn)的固有缺陷，本發(fā)明創(chuàng)作者經(jīng)過多年潛心研宄，提出了對該基本電路的改進(jìn)，作為該放大器的核心電路，該放大器中設(shè)有由場效應(yīng)管P2B、P2C> N2B、N2c組成的共模反饋電路和由場效應(yīng)管N3、N4、P6、P5、P3A、P3b組成的電流求和電路，其中共模反饋電路的場效應(yīng)管P2B、P2。與共模抑制放大電路的場效應(yīng)管P 2A共柵相接于共柵參考電壓V CP^共源相接于差分對管的場效應(yīng)管Nsb的漏極，場效應(yīng)管N 2B、N2C共源相接，而電流求和電路與共模反饋電路及共模抑制放大電路的兩端電流源的連接結(jié)構(gòu)如圖3所示，該電流求和電路旨在將流經(jīng)共模抑制放大電路的電源端電流源P1A、Pib及地端電流源N 1A、Nib電流鏡像到場效應(yīng)管Nb，且場效應(yīng)管Nb及電阻Rb與參考電流IKEF流經(jīng)的場效應(yīng)管N a及電阻R a共模匹配?；趫鲂?yīng)管Nb、電阻Rb和場效應(yīng)管Na及電阻R湘匹配，場效應(yīng)管Nb的柵極電壓接近于場效應(yīng)管Na的柵極電壓，從而流過共柵級N 2A的電流將由Nb鉗位，接近流過場效應(yīng)管N a的參考電流IKEF。由于共模抑制放大電路的各電流源均是由共模反饋電路關(guān)聯(lián)控制，因此輸出電流不會受輸入共模電壓影響，其輸出電流隨輸入共模電壓變化如圖4所示呈線性平滑狀延伸。
[0014]但如果上述場效應(yīng)管Nb、電阻Rb和場效應(yīng)管N a及電阻R a匹配度較差，或者電流求和電路和共模反饋電路引入的失調(diào)過大，相當(dāng)于在N2c和Nb的柵極引入失調(diào)電壓Vffi，若這種失調(diào)電壓Vffi過大，有可能導(dǎo)致N 1A、Nib的柵極接近地，從而關(guān)斷N 1A，Nib和N 3，令共模反饋失效，共柵極N2a無電流輸出，從而使放大器失效。再請參閱圖3所示，本發(fā)明該放大器在電源端和地端分別引入了固定偏置的電流源T#P Tn構(gòu)成鉗位電路，其作用相當(dāng)于電流鉗位，保證N2a至少有一定的電流流過，保證了放大器工作正常。如圖5所示的失調(diào)電壓V %對輸出電流的影響。Iia為流過N 14的電流，如果沒有鉗位電路，其值在V 較大時接近O。如果有鉗位電路，Iia始終有電流流過。該電路結(jié)構(gòu)最低工作電壓為Ves+2Vdsat，因此可以在低電源電壓下工作。
[0015]綜上所述可見，本發(fā)明低壓高共模抑制放大器通過將共模抑制放大電路的電源端和地端的尾電流源以反饋形式自偏置，使該低電源電壓工柵極電流不會隨輸入共模電壓變化，大大提高了電路的共模抑制效果，同時通過進(jìn)一步引入固定偏置的電流源作鉗位電路保證了該放大器可以在低電源電壓下工作。
[0016]除上述實施例外，本發(fā)明還可以有其它實施方式，凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.低壓高共模抑制放大器，包含差分對管及共模抑制放大電路相連構(gòu)成的基本電路，其特征在于:所述放大器設(shè)有由場效應(yīng)管P2B、P2O N2B、N2c組成的共模反饋電路和由場效應(yīng)管N3、N4, P6、P5、P3A、P3b組成的電流求和電路，其中所述共模反饋電路的場效應(yīng)管P 2B、P2c與共模抑制放大電路的場效應(yīng)管P2a共柵相接于共柵參考電壓V eP，共模抑制放大電路的電源端電流源Ρ1Α、Ρ1Β及地端電流源N 1Α、Ν1Β通過電流求和電路將流過的電流鏡像到場效應(yīng)管Nb，且場效應(yīng)管Nb及電阻Rb與參考電流I KEF流經(jīng)的場效應(yīng)管N a及電阻R 3共模匹配，鉗位流經(jīng)共模抑制放大電路中場效應(yīng)管N2a的電流接近參考電流I KEF。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低壓高共模抑制放大器，其特征在于:所述放大器于共模抑制放大電路的電源端引入固定偏置的電流源TP，并于共模抑制放大電路的地端引入固定偏置的電流源ΤΝ，鉗位場效應(yīng)管N2a保持一定的電流。
【專利摘要】本發(fā)明揭示了一種低壓高共模抑制放大器，包含差分對管及共模抑制放大電路相連構(gòu)成的基本電路，并設(shè)有由場效應(yīng)管P2B、P2C、N2B、N2C組成的共模反饋電路和由場效應(yīng)管N3、N4、P6、P5、P3A、P3B組成的電流求和電路，其中共模反饋電路的場效應(yīng)管P2B、P2C與共模抑制放大電路的場效應(yīng)管P2A共柵相接于共柵參考電壓VCP，共模抑制放大電路的電源端電流源P1A、P1B及地端電流源N1A、N1B通過電流求和電路將流過的電流鏡像到場效應(yīng)管Nb，且場效應(yīng)管Nb及電阻Rb與參考電流IREF流經(jīng)的場效應(yīng)管Na及電阻Ra共模匹配，鉗位流經(jīng)共模抑制放大電路中場效應(yīng)管N2A的電流接近參考電流IREF。本發(fā)明放大器通過反饋自偏置，提高了電路的共模抑制效果，同時保證了該放大器可以在低電源電壓下工作。
【IPC分類】H03F3/45
【公開號】CN104901643
【申請?zhí)枴緾N201510314556
【發(fā)明人】劉揚(yáng), 鄒鵬
【申請人】思瑞浦微電子科技（蘇州）有限公司
【公開日】2015年9月9日
【申請日】2015年6月10日