[发明专利]增益和摆率增强型放大器

说明书

技术领域

本发明涉及一种放大器，特别是一种增益和摆率增强型放大器，它应用于开关电容电路、数据转换器、混合信号片上系统等集成电路领域。

背景技术

高性能运算跨导放大器（OTA）是开关电容滤波器、电源管理、数据转换器等模拟电路的重要组成部分，也是构成更为复杂、高集成度混合信号SoC的基础模块。在大多数的应用中，跨导放大器必须要满足例如宽带宽、高增益、摆率增强型和低功耗的要求。

电流镜跨导放大器是业界常用的实现方式，因为其仅具有单极点，无需频率补偿即可稳定，而且具有宽输出摆幅，设计简单。文献1（JeongJin Roh,High-Gain Class-AB OTA with Low Quiescent Current,Analog Integrated Circuits and Signal Processing,47,225–228,2006）中对简单的OTA进行了改进，利用输入器件分裂和交叉反馈技术，提高了电路增益。但是，此种电路的摆率仅通过严格的电流镜像来得到，由于多电流支路的分流作用，如果在保持输出级电流镜倍数不变的情况下，摆率下降，不能满足高增益、摆率的需求。

发明内容

为了克服上述常规电流镜跨导放大器的增益和摆率低的问题，本发明提出了一种增益和摆率增强型放大器，仅需要增加少量器件，可在不显著增加电路功耗的情况下，大幅提升放大器的增益和摆率。

为实现上述目的，本发明解决上述技术问题所采取的技术方案在于，一种增益和摆率增强型放大器，包括：

一个差分输入级单元，包括PMOS管M₀、PMOS管M_1a、PMOS管M_1b、PMOS管M_2a、PMOS管M_2b、PMOS管M₉～M₁₂和晶体管M_A1、晶体管M_A2，将输入差分信号V_N和V_P进行对称的差分放大；和

一个双端转单端单元，包括NMOS管M₃～M₆、PMOS管M₇、PMOS管M₈、晶体管M_B1、晶体管M_B2，形成带有源极负反馈电阻的电流镜，通过电流镜像将双端信号V_O1和V_O2转换为单端信号V_O，作为增益和摆率增强型放大器的输出。

所述差分输入级单元，包括PMOS管M₀、PMOS管M_1a、PMOS管M_1b、PMOS管M_2a、PMOS管M_2b、PMOS管M₉～M₁₂和晶体管M_A1、晶体管M_A2，将输入差分信号V_N和V_P进行对称的差分放大。其中，PMOS管M₀的源极与V_DD相接，M₀的漏极与PMOS管M_1a、M_1b与M_2a、M_2b的源极相接，M₀的栅极连接偏置电压V_BP，构成尾电流源，M_1a与M_1b的栅极相接，M_2a和M_2b的栅极相接，M_1b的漏极与M₁₁的漏极相接，M₁₁的漏极和栅极相接，M₁₁和M₁₂的栅极相接，M_A2的漏极与M₁₁的源极相接，M_2b的漏极与M₉的漏极相接，M₉的漏极和栅极相接，M₉和M₁₀的栅极相接，M_A1的漏极与M₉的源极相接。