專利名稱:一種基于前饋與弱正反饋的全差分運(yùn)算放大器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及基于前饋與弱正反饋的全差分運(yùn)算放大器，包括：輸入級(jí)，包括第一運(yùn)算放大器OP1；輸出級(jí)，為甲乙類輸出級(jí)，包括第二運(yùn)算放大器OP2；共模反饋運(yùn)算放大器，包括第三運(yùn)算放大器OP3，用于穩(wěn)定VOP和VON的靜態(tài)直流電壓；高速支路，包括第四運(yùn)算放大器OP4，工作在高頻時(shí)，為所述全差分運(yùn)算放大器的輸出級(jí)提供額外的電流，構(gòu)成零點(diǎn)以抵消輸出級(jí)的極點(diǎn)；第一電容C1跨接在第二運(yùn)算放大器OP2的同相輸入與同相輸出之間；第二電容C2跨接在第二運(yùn)算放大器OP2的反相輸入與反相輸出之間，能夠提高運(yùn)算放大器的低頻增益帶寬，為共模反饋運(yùn)算放大器OP3提供米勒補(bǔ)償，消除了共模振蕩。
【專利說明】
-種基于前饋與弱正反饋的全差分運(yùn)算放大器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)用新型設(shè)及運(yùn)算放大器領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種可應(yīng)用于納米級(jí)工藝且基于前饋 技術(shù)和弱正反饋技術(shù)的具有甲乙類輸出級(jí)的高速運(yùn)算放大器。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)階段的無線傳輸速率越來越高，相應(yīng)的信道帶寬也在不斷增大，WWIFI為例，信 道帶寬從最初的802.1化模式的20MHz，發(fā)展到了802.11η協(xié)議的40M化到如今802. llac標(biāo)準(zhǔn) 的80MHz，甚至是160MHz。運(yùn)對(duì)射頻收發(fā)電路的中頻信號(hào)的處理能力提出了更高的要求。中 頻處理電路主要包括連續(xù)時(shí)間濾波器、可變?cè)鲆娣糯笃鱓及ADC的驅(qū)動(dòng)電路，運(yùn)些電路的核 屯、電路是一個(gè)具有足夠性能的運(yùn)算放大器，也就要求運(yùn)算放大器必須具有足夠高的單位增 益帶寬，W應(yīng)付如此高的信號(hào)帶寬。
[0003] 傳統(tǒng)的米勒補(bǔ)償形式的運(yùn)算放大器如果要處理帶寬80M化的信號(hào)，則要求單位增 益帶寬須達(dá)到1G化W上，運(yùn)樣必須把輸出極點(diǎn)推高到3GHzW上，運(yùn)需要極大的功耗去實(shí)現(xiàn)， 不適用于低功耗物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。米勒補(bǔ)償引入的主極點(diǎn)極大的限制了運(yùn)算放大器的低頻增益W 及單位增益帶寬，不利于對(duì)高頻信號(hào)的處理。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004] 技術(shù)問題
[0005] 有鑒于此，本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是，如何提供一種基于前饋與弱正反饋 的全差分運(yùn)算放大器，能夠在保證運(yùn)算放大器具有良好的相位裕度的同時(shí)，提高運(yùn)算放大 器的單位增益帶寬。
[oooy 解決方案
[0007]為解決W上技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供了一種基于前饋與弱正反饋的全差分運(yùn)算 放大器，包括：
[000引輸入級(jí)，包括第一運(yùn)算放大器0P1;
[0009] 輸出級(jí)，所述輸出級(jí)為甲乙類輸出級(jí)，包括第二運(yùn)算放大器0P2;共模反饋運(yùn)算放 大器，包括第Ξ運(yùn)算放大器0P3,用于穩(wěn)定第二節(jié)點(diǎn)V0P和第一節(jié)點(diǎn)V0N的靜態(tài)直流電壓；
[0010] 高速支路，包括第四運(yùn)算放大器0P4,用于在所述全差分運(yùn)算放大器工作在高頻 時(shí)，為所述輸出級(jí)提供額外的電流，構(gòu)成零點(diǎn)W抵消所述輸出級(jí)的極點(diǎn)；
[0011] 第一電容C1跨接在所述第二運(yùn)算放大器0P2的同相輸入與同相輸出之間；
[0012] 第二電容C2跨接在所述第二運(yùn)算放大器0P2的反相輸入與反相輸出之間。
[0013] 在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述第一運(yùn)算放大器0P1包括：
[0014] 輸入晶體管，包括第十八晶體管醒18、第十九晶體管NM19,用于將輸入的電壓信號(hào) 轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)；
[0015] 電流源負(fù)載，包括第十Ξ晶體管PM13和第十四晶體管PM14,所述第十Ξ晶體管 PM13的漏極與所述第十八晶體管NM18的漏極連接，所述第十四晶體管PM14的漏極與所述第 十九晶體管NM19的漏極連接，所述第十Ξ晶體管PM13的柵極與所述第十四晶體管PM14的柵 極連接；
[0016]電流源晶體管，包括第二十晶體管醒20,第二十晶體管醒20的漏極與所述第十八 晶體管ΝΜ18和所述第十九晶體管ΝΜ19的源極連接，用于為所述第十Ξ晶體管ΡΜ13、所述第 十四晶體管ΡΜ14、所述第十八晶體管ΝΜ18、所述第十九晶體管ΝΜ19提供偏置電流。
[0017]在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述第二運(yùn)算放大器0Ρ2包括：
[001引第十晶體管?110的漏極與第^^一晶體管醒11的源極連接，所述第十晶體管ΡΜ10的 源極與第^^一晶體管醒11的漏極連接，第二十二晶體管醒22的漏極與第二十Ξ晶體管ΡΜ23 的源極連接，所述第二十二晶體管ΝΜ22的漏極與所述第二十Ξ晶體管ΡΜ23的源極連接，用 于將第一級(jí)輸出的信號(hào)進(jìn)行電平移位；
[0019] 所述第十晶體管ΡΜ10的漏極與第八晶體管ΝΜ8的柵極連接，所述第二十Ξ晶體管 ΡΜ23的漏極與第二十六晶體管醒26的柵極連接，所述第十一晶體管醒11的漏極與第屯晶體 管ΡΜ7的柵極連接，所述第二十二晶體管ΝΜ22的漏極與第二十五晶體管ΡΜ25的柵極連接；
[0020] 所述第八晶體管ΝΜ8的漏極與所述第屯晶體管ΡΜ7的漏極連接，所述第二十六晶體 管醒26的漏極與所述第二十五晶體管ΡΜ25的漏極連接，構(gòu)成了所述基于前饋與弱正反饋的 全差分運(yùn)算放大器的甲乙類輸出；
[0021] 第九晶體管?19的漏極與所述第^^一晶體管醒11的漏極連接，第十二晶體管醒12 的漏極與所述第十晶體管ΡΜ10的漏極連接;第九晶體管ΡΜ9和第十二晶體管ΝΜ12用于為所 述第十晶體管ΡΜ10和第十一晶體管ΝΜ11提供偏置電流；
[0022] 第二十一晶體管ΡΜ21的漏極與所述第二十二晶體管醒22的漏極連接，第二十四晶 體管醒24的漏極與所述第二十^晶體管?123的漏極連接;第二^^一晶體管ΡΜ21和第二十四 晶體管ΝΜ24用于為所述第二十二晶體管ΝΜ22和第二十Ξ晶體管ΡΜ23提供偏置電流；
[0023] 第一晶體管ΡΜ1的漏極與第二晶體管醒2的漏極連接，所述第二晶體管醒2的源極 與第Ξ晶體管醒3的漏極連接，所述第一晶體管ΡΜ1為第二晶體管醒巧日第Ξ晶體管醒3提供 偏置電流；
[0024] 所述第二晶體管醒2和所述第Ξ晶體管醒3用于為所述第十一晶體管醒11與所述 第二十二晶體管ΝΜ22提供電壓偏置；
[0025] 第六晶體管醒6的漏極與第五晶體管ΡΜ5的漏極連接，所述第五晶體管ΡΜ5的源極 與第四晶體管ΡΜ4的漏極連接，所述第六晶體管ΝΜ6用于為所述第四晶體管ΡΜ4和所述第五 晶體管ΡΜ5提供偏置電流；
[0026] 所述第四晶體管ΡΜ4和所述第五晶體管ΡΜ5用于為第十晶體管ΡΜ10、第二十Ξ晶體 管ΡΜ23提供電壓偏置；
[0027] 所述第一電容C1，連接在第二節(jié)點(diǎn)V0P與第四節(jié)點(diǎn)V01P之間；
[002引所述第二電容C2,連接在第一節(jié)點(diǎn)V0N與第Ξ節(jié)點(diǎn)V01N之間，所述第一電容C1與所 述第二電容C2大小相等，用于提供弱正反饋。
[0029] 在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述第四運(yùn)算放大器0Ρ4包括：
[0030] 第十五晶體管醒15的漏極接到第一節(jié)點(diǎn)V0N，柵極接到第十八晶體管醒18的柵極；
[0031] 第十六晶體管醒16的漏極接到第二節(jié)點(diǎn)V0P，柵極接到第十九晶體管醒19的柵極；
[0032] 第十屯晶體管ΝΜ17的漏極分別與第十五晶體管ΝΜ15和第十六晶體管ΝΜ16的源極 連接，用于為所述第十五晶體管NM15和所述第十六晶體管NM16提供偏置電流。
[0033] 在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述全差分運(yùn)算放大器還包括：
[0034] 第Ξ電阻R3與第Ξ電容C3連接，并連接到所述第Ξ運(yùn)算放大器0P3的反相輸入 端，用于對(duì)第一節(jié)點(diǎn)V0N的直流電壓進(jìn)行采樣，第四電阻R4與第四電容C4連接，并連接到所 述第Ξ運(yùn)算放大器0P3的反相輸入端，用于對(duì)第二節(jié)點(diǎn)V0P的直流電壓進(jìn)行采樣；
[0035] 參考電壓VREF連接到所述第Ξ運(yùn)算放大器0P3的同相輸入端，所述第Ξ運(yùn)算放大 器0P3的輸出VCMra連接到所述第九晶體管PM9、所述第十Ξ晶體管PM13、所述第十四晶體管 PM14W及所述第二十一晶體管PM21的柵極，W提供偏置電壓。
[0036] 在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述全差分運(yùn)算放大器還包括：
[0037] 第一電阻R1與所述第一電容C1串聯(lián)，并跨接在所述第二運(yùn)算放大器0P2的同相輸 入與同相輸出之間；
[0038] 第二電阻R2與所述第二電容C2串聯(lián)，并跨接在所述第二運(yùn)算放大器0P2的反相輸 入與反相輸出之間。
[0039] 在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述全差分運(yùn)算放大器還包括：
[0040] 第一電阻R1與所述第一電容C1串聯(lián)，連接在第二節(jié)點(diǎn)V0P與第四節(jié)點(diǎn)V01P之間； [0041 ]第二電阻R2與所述第二電容C2串聯(lián)，連接在第一節(jié)點(diǎn)V0N與第Ξ節(jié)點(diǎn)V01N之間，所 述第一電容C1與所述第二電容C2大小相等，用于提供弱正反饋。
[00創(chuàng)有益效果
[0043] 本實(shí)用新型實(shí)施例提供的基于前饋與弱正反饋的全差分運(yùn)算放大器，通過共模反 饋運(yùn)算放大器，包括第Ξ運(yùn)算放大器0P3,用于穩(wěn)定第二節(jié)點(diǎn)V0P和第一節(jié)點(diǎn)V0N的靜態(tài)直流 電壓;高速支路，包括第四運(yùn)算放大器0P4，用于在所述全差分運(yùn)算放大器工作在高頻時(shí)，為 所述全差分運(yùn)算放大器的輸出級(jí)提供額外的電流，構(gòu)成零點(diǎn)W抵消輸出級(jí)的極點(diǎn)，能夠極 大的提高了運(yùn)算放大器的單位增益帶寬，同時(shí)使運(yùn)算放大器具有良好的相位裕度。
[0044] 通過第一電容C1跨接在所述第二運(yùn)算放大器0P2的同相輸入與同相輸出之間，第 二電容C2跨接在所述第二運(yùn)算放大器0P2的反相輸入與反相輸出之間，擴(kuò)展了主運(yùn)算放大 器的低頻帶寬，并為共模反饋放大器提供米勒補(bǔ)償，使共模反饋運(yùn)算放大器具有良好的穩(wěn) 定性。
[0045] 根據(jù)下面參考附圖對(duì)示例性實(shí)施例的詳細(xì)說明，本實(shí)用新型的其它特征及方面將 變得清楚。
【附圖說明】

[0046] 包含在說明書中并且構(gòu)成說明書的一部分的附圖與說明書一起示出了本實(shí)用新 型的示例性實(shí)施例、特征和方面，并且用于解釋本實(shí)用新型的原理。
[0047] 圖1示出了本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種基于前饋與弱正反饋的全差分運(yùn)算放大 器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0048] 圖2示出本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種基于前饋與弱正反饋的全差分運(yùn)算放大器 的電路圖；
[0049] 圖3為本實(shí)施例提供的一種基于前饋與弱正反饋的全差分運(yùn)算放大器的小信號(hào)模 型；
[0050] 圖4示出本實(shí)用新型實(shí)施例提供的基于前饋與弱正反饋的全差分運(yùn)算放大器的頻 率響應(yīng)對(duì)比圖；
[0051] 圖5示出了本實(shí)用新型另一實(shí)施例提供的一種基于前饋與弱正反饋的全差分運(yùn)算 放大器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0052] 圖6示出本實(shí)用新型另一實(shí)施例提供的一種基于前饋與弱正反饋的全差分運(yùn)算放 大器的電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0053] W下將參考附圖詳細(xì)說明本實(shí)用新型的各種示例性實(shí)施例、特征和方面。附圖中 相同的附圖標(biāo)記表示功能相同或相似的元件。盡管在附圖中示出了實(shí)施例的各種方面，但 是除非特別指出，不必按比例繪制附圖。
[0054] 在運(yùn)里專用的詞"示例性"意為"用作例子、實(shí)施例或說明性"。運(yùn)里作為"示例性" 所說明的任何實(shí)施例不必解釋為優(yōu)于或好于其它實(shí)施例。
[0055] 另外，為了更好的說明本實(shí)用新型，在下文的【具體實(shí)施方式】中給出了眾多的具體 細(xì)節(jié)。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，沒有某些具體細(xì)節(jié)，本實(shí)用新型同樣可W實(shí)施。在一些實(shí) 例中，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的方法、手段、元件未作詳細(xì)描述，W便于凸顯本實(shí)用新型 的主旨。
[0化6] 實(shí)施例1
[0057] 納米級(jí)工藝已經(jīng)廣泛應(yīng)用在當(dāng)今的物聯(lián)網(wǎng)射頻忍片設(shè)計(jì)中，帶來的問題便是電源 電壓不斷下降，尤其是納米級(jí)溝道長(zhǎng)度的晶體管，其溝道長(zhǎng)度調(diào)制效應(yīng)越發(fā)明顯。而在一些 高速信號(hào)處理中，設(shè)計(jì)者不得不通過降低晶體管的溝道長(zhǎng)度來減小電路的寄生效應(yīng)。
[0058] 本實(shí)用新型正是利用了溝道調(diào)制效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了一種基于前饋補(bǔ)償和弱正反饋技術(shù) 的具有甲乙類輸出級(jí)的高速運(yùn)算放大器，通過引入一個(gè)前饋到輸出級(jí)，極大的提高了運(yùn)算 放大器的單位增益帶寬，同時(shí)使運(yùn)算放大器具有良好的相位裕度。同時(shí)通過在運(yùn)算放大器 的同相輸入端和同相輸出端之間W及反相輸入端和反相輸出端之間分別跨接兩個(gè)電容，擴(kuò) 展了主運(yùn)算放大器的低頻帶寬，并為共模反饋放大器提供米勒補(bǔ)償，使共模反饋運(yùn)算放大 器具有良好的穩(wěn)定性。
[0059] 圖1示出了本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種基于前饋與弱正反饋的全差分運(yùn)算放大 器的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，該基于前饋與弱正反饋的全差分運(yùn)算放大器，包括:輸入級(jí)、 輸出級(jí)、高速支路、共模反饋放大器、第一電容和第二電容。
[0060] 輸入級(jí)，包括第一運(yùn)算放大器0P1;輸出級(jí)，為甲乙類輸出級(jí)，包括第二運(yùn)算放大器 0P2,其中0P1與0P2級(jí)聯(lián)構(gòu)成運(yùn)算放大器的主體，在低頻時(shí)提供主要的增益;共模反饋運(yùn)算 放大器，包括第Ξ運(yùn)算放大器0P3,用于穩(wěn)定第一輸出點(diǎn)V0P和第二輸出點(diǎn)V0N的靜態(tài)直流電 壓;高速支路，包括第四運(yùn)算放大器0P4，用于在該全差分運(yùn)算放大器工作在高頻時(shí)，為該全 差分運(yùn)算放大器的輸出級(jí)提供額外的電流，構(gòu)成零點(diǎn)W抵消輸出級(jí)的極點(diǎn)，拓展運(yùn)算放大 器的帶寬的同時(shí)保持了良好的相位裕度;第一電容C1跨接在該第二運(yùn)算放大器0P2的同相 輸入與同相輸出之間，第二電容C2跨接在該第二運(yùn)算放大器0P2的反相輸入與反相輸出之 間，第一電容C1和第二電容C2較大的提高了運(yùn)算放大器的低頻增益帶寬，同時(shí)為共模反饋 運(yùn)算放大器0P3提供米勒補(bǔ)償，消除了共模振蕩的問題。
[0061] 圖2示出本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種基于前饋與弱正反饋的全差分運(yùn)算放大器 的電路圖，如圖2所示，第一運(yùn)算放大器0P1包括：
[0062] 輸入晶體管，包括第十八晶體管醒18、第十九晶體管NM19,用于將輸入的電壓信號(hào) 轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)。電流源負(fù)載，用于為該輸入晶體管提供電源負(fù)載，包括第十Ξ晶體管PM13 和第十四晶體管PM14,第十Ξ晶體管PM13的漏極與第十八晶體管NM18的漏極連接，第十四 晶體管PM14的漏極與第十九晶體管NM19的漏極連接，第十Ξ晶體管PM13的柵極與第十四晶 體管PM14的柵極連接。電流源晶體管，包括第二十晶體管醒20，其漏極與第十八晶體管醒18 和第十九晶體管NM19的源極連接，用于為第十Ξ晶體管PM13、第十四晶體管PM14、第十八晶 體管NM18、第十九晶體管NM19提供偏置電流。
[0063] 第二運(yùn)算放大器0P2包括:第十晶體管PM10的漏極與第十一晶體管NM11的源極連 接，第十晶體管?110的源極與第^^一晶體管NM11的漏極連接，第二十二晶體管NM22的漏極 與第二十Ξ晶體管PM23的源極連接，第二十二晶體管醒22的漏極與第二十Ξ晶體管PM23 的源極連接，用于將輸入級(jí)輸出的信號(hào)進(jìn)行電平移位。
[0064] 第十晶體管PM10的漏極與第八晶體管醒8的柵極連接，第二十Ξ晶體管PM23的漏 極與第二十六晶體管NM26的柵極連接，第十一晶體管NM11的漏極與第屯晶體管PM7的柵極 連接，第二十二晶體管NM22的漏極與第二十五晶體管PM25的柵極連接。
[0065] 第八晶體管NM8的漏極與第屯晶體管PM7的漏極連接，第二十六晶體管NM2 6的漏極 與第二十五晶體管PM25的漏極連接，構(gòu)成了基于前饋與弱正反饋的全差分運(yùn)算放大器的甲 乙類輸出。
[0066] 第九晶體管PΜ 9的漏極與第十一晶體管匪11的漏極連接，用于為第^^一晶體管 醒11提供偏置電流。第十二晶體管NM12的漏極與第十晶體管PM10的漏極連接，用于為第十 晶體管?110提供偏置電流。第二十一晶體管PM21的漏極與第二十二晶體管醒22的漏極連 接，用于為第二十二晶體管NM22提供偏置電流，第二十四晶體管NM24的漏極與第二十Ξ晶 體管PM23的漏極連接，用于為第二十Ξ晶體管PM23提供偏置電流。第一晶體管PM1的漏極與 第二晶體管醒2的漏極連接，第二晶體管醒2的源極與第Ξ晶體管NM3的漏極連接，第一晶體 管PM1為第二晶體管醒巧日第Ξ晶體管醒3提供偏置電流。
[0067] 第二晶體管匪2和第Ξ晶體管匪3用于為第十一晶體管匪11與第二十二晶體管 NM22提供電壓偏置。
[0068] 第六晶體管醒6的漏極與第五晶體管PM 5的漏極連接，第五晶體管PM 5的源極與第 四晶體管PM4的漏極連接，第六晶體管NM6用于為第四晶體管PM4和第五晶體管PM5提供偏置 電流。
[0069] 第四晶體管PM4和第五晶體管PM5用于為第十晶體管PM10、第二十Ξ晶體管PM23提 供電壓偏置。第一電容C1，連接在第二節(jié)點(diǎn)V0P與第四節(jié)點(diǎn)V01P之間。第二電容C2,連接在第 一節(jié)點(diǎn)V0N與第Ξ節(jié)點(diǎn)V01N之間，第一電容C1與第二電容C2大小相等，用于提供弱正反饋， 有效的擴(kuò)展了整個(gè)運(yùn)算放大器的低頻增益帶寬，同時(shí)由于0P1輸出端與0P2輸出端的溝道長(zhǎng) 度調(diào)制效應(yīng)的存在，運(yùn)算放大器保持了良好的穩(wěn)定性。
[0070] 第四運(yùn)算放大器0P4包括:第十五晶體管醒15的漏極接到V0N，柵極接到第十八晶 體管醒18的柵極;第十六晶體管醒16的漏極接到第二節(jié)點(diǎn)V0P，柵極接到第十九晶體管醒19 的柵極。第十屯晶體管NM17的漏極分別與第十五晶體管NM15和第十六晶體管NM16的源極連 接，用于為為第十五晶體管醒15和第十六晶體管醒16提供偏置電流。0P4構(gòu)成了整個(gè)運(yùn)算放 大器的高速支路，在高頻段提供一個(gè)前饋電流抵消輸出極點(diǎn)。
[0071] 第Ξ電阻R3與第Ξ電容C3連接，并連接到第Ξ運(yùn)算放大器0P3的反相輸入端，用于 對(duì)第一節(jié)點(diǎn)V0N的直流電壓進(jìn)行采樣，第四電阻R4與第四電容C4連接，并連接到第Ξ運(yùn)算放 大器0P3的反相輸入端，用于對(duì)第二節(jié)點(diǎn)V0P的直流電壓進(jìn)行采樣。參考電壓VREF接到第Ξ 運(yùn)算放大器0P3的同相輸入端，第Ξ運(yùn)算放大器0P3的輸出VCMFB接到第九晶體管PM9、第十 Ξ晶體管PM13、第十四晶體管PM14、第二十一晶體管PM21的柵極，W提供偏置電壓。在整個(gè) 共模反饋環(huán)路中，C3與C4起到了米勒補(bǔ)償?shù)淖饔谩?br>[0072] 圖3為本實(shí)施例提供的一種基于前饋與弱正反饋的全差分運(yùn)算放大器的小信號(hào)模 型，整個(gè)運(yùn)算放大器的直流增益為：
[0073] Αν=卵 iroi (卵 2+卵 f ):r〇2 (1)
[0074] 由于納米級(jí)工藝的溝道調(diào)制效應(yīng)，可W引入一對(duì)左半平面極點(diǎn)：
[0075]
[0076] 同時(shí)還引入一個(gè)左半平面零點(diǎn)，可W抵消一個(gè)極點(diǎn)，因此擴(kuò)展了帶寬。
[0077]
[0078] 圖4示出本實(shí)用新型實(shí)施例提供的基于前饋與弱正反饋的全差分運(yùn)算放大器與傳 統(tǒng)的米勒補(bǔ)償方案的頻率響應(yīng)對(duì)比圖，虛線為傳統(tǒng)的米勒補(bǔ)償方案頻率響應(yīng)，實(shí)線為本實(shí) 用新型的頻率響應(yīng)，從對(duì)比可W看出在保證了穩(wěn)定性的前提下，運(yùn)算放大器的-3地帶寬被 很大程度的擴(kuò)展了，保持了較高的增益，運(yùn)算放大器的品質(zhì)因數(shù)(英文:Figure of Merit) 值在1000左右。
[0079] 實(shí)施例2
[0080] 圖5示出了本實(shí)用新型另一實(shí)施例提供的一種基于前饋與弱正反饋的全差分運(yùn)算 放大器的結(jié)構(gòu)示意圖，圖5在圖1的基礎(chǔ)上加入了電阻R1、R2,包括第一電阻R1與第一電容C1 串聯(lián)，并跨接在第二運(yùn)算放大器0P2的同相輸入與同相輸出之間，第二電阻R2與第二電容C2 串聯(lián)，并跨接在第二運(yùn)算放大器0P2的反相輸入與反相輸出之間。由此，同時(shí)為主運(yùn)算放大 器和共模反饋運(yùn)算放大器引入了零點(diǎn)，改善了相位裕度。
[0081] 圖6示出本實(shí)施例提供的一種基于前饋與弱正反饋的全差分運(yùn)算放大器的電路 圖，圖6在圖2的基礎(chǔ)上加入了電阻R1、R2,包括第一電阻R1與第一電容C1串聯(lián)，連接在第二 節(jié)點(diǎn)V0P與第四節(jié)點(diǎn)V01P之間，第二電阻R2與第二電容C2串聯(lián)，連接在第一節(jié)點(diǎn)V0N與第Ξ 節(jié)點(diǎn)V01N之間，第一電容C1與第二電容C2大小相等，用于提供弱正反饋，通過電阻R1、R2,同 時(shí)為主運(yùn)算放大器和共模反饋運(yùn)算放大器引入了零點(diǎn)，改善了相位裕度。圖5和圖6其余部 分的電路連接關(guān)系和電路原理均分別與圖1和圖2相同，在此不再寶述。
[0082] W上，僅為本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型掲露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替 換，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)W權(quán)利要求的 保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于前饋與弱正反饋的全差分運(yùn)算放大器，其特征在于，包括： 輸入級(jí)，包括第一運(yùn)算放大器(0P1); 輸出級(jí)，所述輸出級(jí)為甲乙類輸出級(jí)，包括第二運(yùn)算放大器(0P2); 共模反饋運(yùn)算放大器，包括第三運(yùn)算放大器(0P3)，用于穩(wěn)定第二節(jié)點(diǎn)（VOP)和第一節(jié) 點(diǎn)(VON)的靜態(tài)直流電壓； 高速支路，包括第四運(yùn)算放大器(0P4)，用于在所述全差分運(yùn)算放大器工作在高頻時(shí)， 為所述輸出級(jí)提供額外的電流，構(gòu)成零點(diǎn)以抵消所述輸出級(jí)的極點(diǎn)； 第一電容(C1)跨接在所述第二運(yùn)算放大器(0P2)的同相輸入與同相輸出之間； 第二電容(C2)跨接在所述第二運(yùn)算放大器(0P2)的反相輸入與反相輸出之間。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于前饋與弱正反饋的全差分運(yùn)算放大器，其特征在于，所述 第一運(yùn)算放大器(0P1)包括： 輸入晶體管，包括第十八晶體管(匪18)、第十九晶體管(NM19)，用于將輸入的電壓信號(hào) 轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)； 電流源負(fù)載，包括第十三晶體管（PM13)和第十四晶體管（PM14)，所述第十三晶體管 (PM13)的漏極與所述第十八晶體管(W18)的漏極連接，所述第十四晶體管(PM14)的漏極與 所述第十九晶體管(NM19)的漏極連接，所述第十三晶體管(PM13)的柵極與所述第十四晶體 管(PM14)的柵極連接； 電流源晶體管，包括第二十晶體管(匪20)，第二十晶體管(匪20)的漏極與所述第十八 晶體管(匪18)和所述第十九晶體管(匪19)的源極連接，用于為所述第十三晶體管(PM13)、 所述第十四晶體管(PM14)、所述第十八晶體管(匪18)、所述第十九晶體管(匪19)提供偏置 電流。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于前饋與弱正反饋的全差分運(yùn)算放大器，其特征在于，所述 第二運(yùn)算放大器(OP2)包括： 第十晶體管(PM10)的漏極與第十一晶體管(匪11)的源極連接，所述第十晶體管(PM10) 的源極與所述第十一晶體管(匪11)的漏極連接，第二十二晶體管(NM22)的漏極與第二十三 晶體管（PM23)的源極連接，所述第二十二晶體管（NM22)的漏極與所述第二十三晶體管 (PM23)的源極連接，用于將所述輸入級(jí)輸出的信號(hào)進(jìn)行電平移位； 所述第十晶體管(PM10)的漏極與第八晶體管(NM8)的柵極連接，所述第二十三晶體管 (PM23)的漏極與第二十六晶體管(W26)的柵極連接，所述第十一晶體管(NM11)的漏極與第 七晶體管(PM7)的柵極連接，所述第二十二晶體管(匪22)的漏極與第二十五晶體管(PM25) 的柵極連接； 所述第八晶體管(NM8)的漏極與所述第七晶體管(PM7)的漏極連接，所述第二十六晶體 管(匪26)的漏極與所述第二十五晶體管(PM25)的漏極連接，構(gòu)成了所述基于前饋與弱正反 饋的全差分運(yùn)算放大器的甲乙類輸出； 第九晶體管（PM9)的漏極與所述第十一晶體管（NM11)的漏極連接，第十二晶體管 (匪12)的漏極與所述第十晶體管(PM10)的漏極連接;所述第九晶體管(PM9)和所述第十二 晶體管(匪12)用于為所述第十晶體管(PM10)和所述第十一晶體管(W11)提供偏置電流； 第二十一晶體管(PM21)的漏極與所述第二十二晶體管(匪22)的漏極連接，第二十四晶 體管(NM24)的漏極與所述第二十三晶體管(PM23)的漏極連接;第二^^一晶體管(PM21)和第 二十四晶體管(NM24)用于為所述第二十二晶體管(匪22)和第二十三晶體管(PM23)提供偏 置電流； 第一晶體管(PM1)的漏極與第二晶體管(匪2)的漏極連接，所述第二晶體管(匪2)的源 極與第三晶體管(匪3)的漏極連接，所述第一晶體管(PM1)為第二晶體管(匪2)和第三晶體 管(W3)提供偏置電流； 所述第二晶體管(匪2)和所述第三晶體管(匪3)用于為所述第十一晶體管(匪11)與所 述第二十二晶體管(NM22)提供電壓偏置； 第六晶體管(NM6)的漏極與第五晶體管(PM5)的漏極連接，所述第五晶體管(PM5)的源 極與第四晶體管(PM4)的漏極連接，所述第六晶體管(NM6)用于為所述第四晶體管(PM4)和 所述第五晶體管(PM5)提供偏置電流； 所述第四晶體管(PM4)和所述第五晶體管(PM5)用于為第十晶體管(PM10)、第二十三晶 體管(PM23)提供電壓偏置； 所述第一電容(C1)，連接在第二節(jié)點(diǎn)(VOP)與第四節(jié)點(diǎn)(V01P)之間； 所述第二電容(C2)，連接在第一節(jié)點(diǎn)（VON)與第三節(jié)點(diǎn)(V01N)之間，所述第一電容(C1) 與所述第二電容(C2)大小相等，用于提供弱正反饋。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于前饋與弱正反饋的全差分運(yùn)算放大器，其特征在于，所述 第四運(yùn)算放大器(0P4)包括： 第十五晶體管(匪15)的漏極接到第一節(jié)點(diǎn)（VON)，柵極接到第十八晶體管(匪18)的柵 極； 第十六晶體管(匪16)的漏極接到第二節(jié)點(diǎn)(VOP)，柵極接到第十九晶體管(匪19)的柵 極； 第十七晶體管(匪17)的漏極分別與第十五晶體管(匪15)和第十六晶體管(匪16)的源 極連接，用于為所述第十五晶體管(NM15)和所述第十六晶體管(NM16)提供偏置電流。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于前饋與弱正反饋的全差分運(yùn)算放大器，其特征在于，還包 括： 第三電阻（R3)與第三電容（C3)連接，并連接到所述第三運(yùn)算放大器(0P3)的反相輸入 端，用于對(duì)第一節(jié)點(diǎn)(VON)的直流電壓進(jìn)行采樣，第四電阻(R4)與第四電容(C4)連接，并連 接到所述第三運(yùn)算放大器(0P3)的反相輸入端，用于對(duì)第二節(jié)點(diǎn)（VOP)的直流電壓進(jìn)行采 樣； 參考電壓(VREF)連接到所述第三運(yùn)算放大器(0P3)的同相輸入端，所述第三運(yùn)算放大 器(0P3)的輸出（VCMFB)連接到所述第九晶體管(PM9)、所述第十三晶體管(PM13)、所述第十 四晶體管(PM14)以及所述第二十一晶體管(PM21)的柵極，以提供偏置電壓。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于前饋與弱正反饋的全差分運(yùn)算放大器，其特征在于，還包 括： 第一電阻(R1)與所述第一電容(C1)串聯(lián)，并跨接在所述第二運(yùn)算放大器(0P2)的同相 輸入與同相輸出之間； 第二電阻(R2)與所述第二電容(C2)串聯(lián)，并跨接在所述第二運(yùn)算放大器(0P2)的反相 輸入與反相輸出之間。7. 根據(jù)權(quán)利要求3至5中任一項(xiàng)所述的基于前饋與弱正反饋的全差分運(yùn)算放大器，其特 征在于，還包括： 第一電阻(R1)與所述第一電容(C1)串聯(lián)，連接在第二節(jié)點(diǎn)(VOP)與第四節(jié)點(diǎn)(V01P)之 間； 第二電阻(R2)與所述第二電容(C2)串聯(lián)，連接在第一節(jié)點(diǎn)（VON)與第三節(jié)點(diǎn)（V01N)之 間，所述第一電容(C1)與所述第二電容(C2)大小相等，用于提供弱正反饋。
【文檔編號(hào)】H03F3/45GK205693639SQ201620181154
【公開日】2016年11月16日
【申請(qǐng)日】2016年3月10日 公開號(hào)201620181154.X, CN 201620181154, CN 205693639 U, CN 205693639U, CN-U-205693639, CN201620181154, CN201620181154.X, CN205693639 U, CN205693639U
【發(fā)明人】梅張雄, 傅健
【申請(qǐng)人】北京聯(lián)盛德微電子有限責(zé)任公司