適用于超寬帶微波檢測的低功耗高擺率運(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，超寬帶微波檢測，擺率，運(yùn)算放大器，具體講，涉及適用于超寬帶微波檢測的低功耗高擺率運(yùn)算放大器。
【背景技術(shù)】
[0002]低壓低功耗寬帶運(yùn)算放大器始終是低功耗模擬電路很活躍的研究領(lǐng)域。關(guān)于超寬帶(UWB)微波檢測的研究最近也非常活躍。超寬帶微波的應(yīng)用要求放大器具有很高的信號抗干擾能力和高速度處理的特性。所以這就不能采用多級運(yùn)算放大器，因?yàn)槠鋷挄S著增益級數(shù)的增加而降低，只能采用單級運(yùn)算放大器。然而單級放大器的性能參數(shù)(增益、擺率和帶寬等參數(shù))會隨著驅(qū)動能力的提高而增加功耗和面積，甚至降低放大器的穩(wěn)定性。許多跨導(dǎo)運(yùn)算放大器的帶寬增強(qiáng)技術(shù)可以廣泛應(yīng)用于檢測電子設(shè)備，例如:超寬帶(UWB)微波檢測、乳腺腫瘤檢測設(shè)備、無線通信等設(shè)備中。近些年來由于市場的急劇擴(kuò)大導(dǎo)致低壓低功耗的產(chǎn)品走向小尺寸化、高度集成化，所以這就極大地限制了其在低壓低功耗多級運(yùn)算放大器電路的應(yīng)用。

【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，為達(dá)到高擺率，同時(shí)提高放大器的PSRR和CMRR。為此，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是，適用于超寬帶微波檢測的低功耗高擺率運(yùn)算放大器，由Recycling folded cascode放大級、擺率增強(qiáng)級和PSRR增強(qiáng)輸出級組成；由Recycling folded cascode放大級輸入差模信號Vin-和Vin+，經(jīng)過cascode電流鏡的擺率增強(qiáng)作用后，最終經(jīng)過PSRR增強(qiáng)輸出級到輸出端Vout。
[0004]Recycling folded cascode放大級包括輸入跨導(dǎo)gml和cascode電流鏡。擺率增強(qiáng)級增強(qiáng)環(huán)路包括晶體管M3a-M3c、M4a-M4c、Mlla-Mllb、M12a-M12b ；PSRR增強(qiáng)輸出級包括晶體管M5-M10。
[0005]Recycling folded cascode 放大級由 PMOS 晶體管 Mla、Mlb、M2a、M2b、M5、M6、M7、M8、M9、M10 和 NMOS 晶體管 Mlla、Mllb、M12a、M12b、M3a、M3b、M3c、M4a、M4b、M4c 組成。輸入跨導(dǎo)級gml由PMOS晶體管Mla、Mlb、M2a、M2b組成。cascode電流鏡由NMOS晶體管Mila、Mllb、M12a、M12b、M3a、M3b、M3c、M4a、M4b、M4c 組成。
[0006]具體的實(shí)施電路如下:所述的放大器由第一至第^^一 PMOS晶體管MO、Mia, Mlb,M2a、M2b、M5、M6、M7、M8、M9、M10 以及第一至第十 NMOS 晶體管 Mlla、Mllb、M12a、M12b、M3a、M3b、M3c、M4a、M4b、M4c 共二^^一個(gè) MOS 晶體管構(gòu)成；其中:
[0007]第一、第六、第七PMOS晶體管M0、M5、M6的源極共同接供電電源VDD ;所有PMOS晶體管MO、Mia, Mlb、M2a、M2b、M5、M6、M7、M8、M9、MlO的襯底端接供電電源VDD ;第一至第十NMOS 晶體管 Mlla、Mllb、M12a、M12b、M3a、M3b、M3c、M4a、M4b、M4c 的襯底接地 GND ;第五至第十NMOS晶體管M3a、M3b、M3c、M4a、M4b、M4c的源極共同接地GND ；
[0008]第一 PMOS晶體管MO的柵極接第一偏置電壓Vbl，漏極接第二至第五PMOS晶體管Mla、Mlb、M2a、M2b的源極；第二至第三PMOS晶體管Mla、Mlb的柵極接輸入端Vp ;第四至第五PMOS晶體管M2a、M2b的柵極接輸入端Vn ；
[0009]第二 PMOS晶體管Mla的漏極、第五NMOS晶體管M3a的漏極共同接第十PMOS晶體管M9的漏極和第九PMOS晶體管M8的柵極；第四PMOS晶體管M2a的漏極、第八NMOS晶體管M4a的漏極共同接第i^一 NMOS晶體管MlO的漏極和第八PMOS晶體管M7的柵極；
[0010]第三PMOS晶體管Mlb的漏極、第四NMOS晶體管M12b的漏極、第八至第九NMOS晶體管M4a、M4b的柵極共同接第三NMOS晶體管M12a的漏極；第五PMOS晶體管M2b的漏極、第二 NMOS晶體管Mllb的漏極、第五至第六NMOS晶體管M3a、M3b的柵極共同接第一 NMOS晶體管Mlla的漏極；第一 NMOS晶體管Mlla的源極接第六NMOS晶體管M3b的漏極；第三NMOS晶體管M12a的源極接第九NMOS晶體管M4b的漏極；第一至第四NMOS晶體管Ml la、Mllb、M12a、M12b的柵極共同接第二偏置電壓Vb2 ;第七、第十NMOS晶體管M3c、M4c的柵極接第三偏置電壓Vb3 ;
[0011]第六、第七PMOS晶體管M5、M6的柵極共同接第八PMOS晶體管M7的漏極和第十PMOS晶體管M9的源極；第十、第i^一 PMOS晶體管M9、M10的柵極共同接第三偏置電壓Vb3 ;第六PMOS晶體管M5的漏極接第八PMOS晶體管M7的源極；第七PMOS晶體管M6的漏極接第九PMOS晶體管M8的源極；第九PMOS晶體管M8的漏極、第^^一 PMOS晶體管MlO的源極共同接輸出端Vout。
[0012]本發(fā)明的技術(shù)特點(diǎn)及效果:
[0013]本發(fā)明提出了一種用于超寬帶微波檢測的低功耗高擺率運(yùn)算放大器，基于原有的Recycling Folded cascode放大器，本文采用撕裂cascode電流鏡的輸入端，更小的輸入電流來倍增輸出電流，從而增加輸出端的壓擺率，達(dá)到高擺率的目的。同時(shí)采用正反饋的環(huán)路來分別抑制共模信號和電源的紋波，進(jìn)而提高放大器的PSRR和CMRR。于是放大器的帶寬隨之就增加。最終實(shí)現(xiàn)在同等芯片面積的條件下，提高放大器的壓擺率(SR)和PSRR。
【附圖說明】
[0014]本發(fā)明上述的優(yōu)點(diǎn)從下面結(jié)合附圖對實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
[0015]圖1運(yùn)算放大器的電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明提出了一種用于超寬帶微波檢測的低功耗高擺率運(yùn)算放大器，基于原有的Recycling Folded cascode放大器，本文采用撕裂cascode電流鏡的輸入端，更小的輸入電流來倍增輸出電流，從而增加輸出端的壓擺率，達(dá)到高擺率的目的。同時(shí)采用正反饋的環(huán)路來分別抑制共模信號和電源的紋波，進(jìn)而提高放大器的PSRR和CMRR。于是放大器的帶寬隨之就增加。最終實(shí)現(xiàn)在同等芯片面積的條件下，提高放大器的壓擺率(SR)和PSRR。
[0017]本發(fā)明提出了一種用于超寬帶微波檢測的低功耗高擺率運(yùn)算放大器，所述的放大器由Recycling folded cascode放大級、擺率增強(qiáng)級和PSRR增強(qiáng)輸出級組成。Recyclingfolded cascode放大級包括輸入跨導(dǎo)gml和cascode電流鏡。擺率增強(qiáng)級增強(qiáng)環(huán)路包括晶體管 M3a-M3c、M4a_M4c、Mlla-Mllb、M12a_M12b ；PSRR 增強(qiáng)輸出級包括晶體管 M5-M10。
[0018]Recycling folded cascode 放大級由 PMOS 晶體管 Mla、Mlb、M2a、M2b、M5、M6、M7、M8、M9、M10 和 NMOS 晶體管 Mlla、Mllb、M12a、M12b、M3a、M3b、M3c、M4a、M4b、M4c 組成。輸入跨導(dǎo)級gml由PMOS晶體管Mla、Mlb、M2a、M2b組成。cascode電流鏡由NMOS晶體管Mila、Mllb、M12a、M12b、M3a、M3b、M3c、M4a、M4b、M4c 組成。
[0019]具體的實(shí)施電路原理圖如下:所述的放大器由第一至第i^一 PMOS晶體管M0、Mla、Mlb、M2a、M2b、M5、M6、M7、M8、M9、M10 以及第一至第十 NMOS 晶體管 Mlla、Mllb、M12a、M12b