專利名稱：可調(diào)諧的金屬氧化物半導體線性跨導放大器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種線性跨導放大器，尤其是具有金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)差分對的線性跨導放大器，其可以完全地線性操作和調(diào)諧跨導。
近年來，線性跨導放大器已被公認作為模擬信號應用中的基本功能塊。尤其是，對于能夠調(diào)諧跨導的金屬氧化物半導體(MOS)線性跨導放大器的需求變得越來越強。
通常，常規(guī)的MOS線性跨導放大器具有利用MOSFET的平方律轉(zhuǎn)換特性構(gòu)成的兩個浮置的晶體管。這種常規(guī)MOS線性跨導放大器的輸出電流是兩個浮置晶體管的兩個輸出電流之間的差值。
在常規(guī)MOS線性跨導放大器中跨導的線性是由下面等式(1)確定的。
β(Vi+VTH)2-β(Vi-VTH)2＝4βVTH·Vi(1)在等式(1)中，Vi是差分輸入電壓，VTH是MOSFET的門限電壓，β是MOSFET的跨導參數(shù)?？鐚?shù)β是如下確定β=μCOX2·WL]]>這里μ是載流子的遷移率，Cox是每個單位面積的柵氧化物電容，W和L分別是MOSFET的柵級寬度和柵極長度。
等式(1)是在這種情況下設定給出的，即，(a)所有MOSFET的特征是一致的，(b)溝道長度調(diào)制和人體效應可以忽略，(c)MOSEFT的漏極電流ID按照平方律特性隨它的柵極與源極電壓VGS變化；即，建立下面的等式(2)。
ID＝β(VGS-VTH)2(2)


圖1示出了這種常規(guī)MOS線性跨導放大器的一個實例。這個放大器是在1996年8月29日出版的一篇文章，IEE電子收信，第32卷，No.18.中的第1629-1630頁中披露的，其題目為“在MOS線性跨導放大器中跨導增益和輸入線性范圍的獨立控制”，是由J.MahattanakulC.Toumazou所著。
在該文章中描述一個已知的事實，即，具有平方律特性的電流是由圖1所示的平方根電路，圖2中所示的一雙極平方根電路和MOS平方根電路，以及使用MOS差分對的MOS線性跨導放大器和參照圖3的威爾孫電流鏡像所線性化的。
圖1所示的常規(guī)MOS跨導放大器具有如下的結(jié)構(gòu)。
兩個n溝道MOSFET M101和M102構(gòu)成一個MOS差分對。三個n溝道MOSFET M103、M107和M109構(gòu)成一第一威爾孫電流鏡像電路。三個n溝道MOSFET M104、M108和M110構(gòu)成一第二威爾孫電流鏡像電路。兩個n溝道MOSFET M105和M106作為浮置晶體管。
MOSFET M101和M102的源極連接在一起，并通過陷落恒定電流ISS的一恒流變換器與加有電源電壓VSS的電源線連接。MOSFET M101和M102的柵極分別加有第一和第二輸入電壓Vin1和Vin2，這里Vin1-Vin2＝Vi。MOSFET M101和M102的漏極分別連接MOSFET M105和M106的源極。
MOSFET M103的源極與地連接。MOSFET M103的柵極與MOSFET M109的柵極和漏極連接。MOSFET M103的漏極經(jīng)過陷落恒定電流IO的一恒流變換器與加有電源電壓VDD的一電源線連接。
M109的源極與地連接。MOSFET M109的柵極和漏極連接在一起，并與MOSFET M107的源極連接。
MOSFET M107的柵極與MOSFET M103的漏極和MOSFET M105的柵極連接。MOSFET M107的漏極在Y點與MOSFET M106的漏極連接。
MOSFET M104的源極與地連接。MOSFET 104的柵極與MOSFETM110的柵極和漏極連接。MOSFET M104的漏極經(jīng)過陷落恒流IO的電流變換器與加有電源電壓VDD的電源線連接。
MOSFET M110的源極與地連接。MOSFET M110的柵極和漏極連接在一起并與MOSFET M108的源極連接。
MOSFET M108的柵極與MOSFET M104的漏極和MOSFET M106的柵極連接。MOSFET M108的漏極在X點與MOSFET M105的漏極連接。
下面將說明這個常規(guī)MOS線性跨導放大器的工作原理，其是根據(jù)發(fā)明人的分析給出的。
這里，設定所有MOSFET M101、M102、M103、M104、M105、M106、M107、M108、M109和M110是工作在飽合區(qū)的。還有，MOSFET M101至M110的漏極電流分別確定為ID101、ID102、ID103、ID104、ID105、ID106、ID107、ID108、ID109、ID110。
那么，使用上面的等式(2)建立起下面的等式(3a)和(3b)。ID101=ID105=12{ISS+βVi2ISSβ-Vi2}---(3a)]]>[|Vi|≤ISSβ]]]>ID102=ID106=12{ISS-βVi2ISSβ-Vi2}---(3b)]]>[|Vi|≤ISSβ]]]>因為MOSFET M103、M107以及M109的組合和MOSFET M104、M108以及M110的組合分別構(gòu)成了威爾孫電流鏡像電路，所以給出下面等式(4)。
ID103＝ID107＝ID109＝ID104＝ID108＝ID110＝IO(4)因此，如果流經(jīng)X和Y點的電流被定義為I101-I102，那么在圖1中所示的常規(guī)MOS線性跨導放大器的輸出電流Iout由下面等式(5)給出。
IOUT＝I101-I102＝(ID105+ID108)-(ID106+ID107)(5)=βVi2ISSβVi2[|Vi|≤ISSβ]]]>等式(5)是與簡單的MOS差分對的公知的差分輸出電流相同的。因此，圖1中所示的常規(guī)MOS線性跨導放大器存在一個問題，即不可能有完全的線性轉(zhuǎn)換特性。
圖1所示的常規(guī)放大器還有另一個問題，即，在保持放大器特性不變時，跨導值是不可調(diào)的。
本發(fā)明的目的是提供一種實現(xiàn)完全線性轉(zhuǎn)換特性的MOS線性跨導放大器。
本發(fā)明的另一目的是提供一種在保持放大器特性不變化的同時，能夠調(diào)諧跨導的MOS線性跨導放大器。
通過下面的描述將使本領(lǐng)域技術(shù)人員對上述目的及其它等特別陳述的目的有更清楚的了解。
根據(jù)本發(fā)明的MOS線性跨導放大器包括(a)源極連接的第一和第二MOSFET的一MOS差分對，(b)與第一和第二MOSFET的相連接的源極連接的第一恒流源/變換器，其為了驅(qū)動MOS差分對提供/陷落第一恒流，(c)與第一MOSFET的漏極連接的第一平方根電路，以及(d)與第二MOSFET的漏極連接的第二平方根電路。
在第一和第二MOSFET的柵極對MOS差分對施加一輸入電壓，在第一和第二MOSFET的各自漏極差分輸出第一和第二輸出電流。
第一平方根電路被施加MOS差分對的第一輸出電流，其輸出與第一輸出電流有平方根轉(zhuǎn)換特性的第三輸出電流。
第二平方根電路被施加MOS差分對的第二輸出電流，其輸出與第二輸出電流有平方根轉(zhuǎn)換特性的第四輸出電流。
MOS線性跨導放大器的輸出電流是由第三和第四輸出電流的差值給出的。
對于按照本發(fā)明的MOS線性跨導放大器，MOS差分對的第一和第二輸出電流被分別加至第一和第二平方根電路，該MOS差分對相對于輸入電壓是有相同的轉(zhuǎn)換特性，只是輸入電壓極性不同。
在另一方面，第三輸出電流相對于第一輸出電流有一平方根轉(zhuǎn)換特性，第四電流相對于第二輸出電流有一平方根轉(zhuǎn)換特性。
因此，第一和第二平方根電路的第三和第二輸出電流之間的差值是一完全線性轉(zhuǎn)換的特性。這是由下面等式(6)確定的，這里a是一參數(shù)，X是一變量。a+2xa-12x2-a-2xa-12x2=2x---(6)]]>等式(6)的左邊代表MOS線性跨導放大器的差分輸出電流；換句話說，即第一和第二平方根電路的第三和第四輸出電流間的差值。等式(6)的右側(cè)代表輸入電壓。
在按照本發(fā)明的放大器的最佳實施例中，第一和第二平方根電路中的每一個都有第一、第二、第三和第四雙極晶體管，和提供/陷落第二恒流用于驅(qū)動第一晶體管的一第二恒流源/變換器。
第二晶體管的基極和發(fā)射極是分別與第一晶體管的集電極和基極連接。第二晶體管是由MOS差分對的第一和第二輸出電流中相對應的一個驅(qū)動的。
第三晶體管的基極與第二晶體管的基極連接。
第四晶體管的基極和集電極與第三晶體管的發(fā)射極連接。第四晶體管的發(fā)射極與第一晶體管的發(fā)射極連接。
第三晶體管的集電極電流作為第三和第四輸出電流中相應的一個。
在此情況下，第二恒流源/變換器最好設計為第二恒流是可變的。所產(chǎn)生的優(yōu)點是MOS線性跨導放大器的跨導也是可變的；換句話說，跨導是可調(diào)的。
在按照本發(fā)明的另一最佳實施例中，第一和第二平方根電路的每一個都有第三、第四、第五和第六MOSFET，和用于驅(qū)動第三MOSFET提供/吸收第二恒流的一第二恒流源/變換器。
第四MOSFET的柵極和漏極與第三MOSFET的漏極和柵極分別連接。第四MOSFET是由MOS差分對的第一和第二輸出電流中的相應的一個驅(qū)動的。
第五MOSFET的柵極與第四MOSFET的柵極連接。
第六MOSFET的柵極與漏極與第五MOSFET的源極連接。第六MOSFET的源極與第三MOSFET的源極連接。
第五MOSFET的漏極電流作為第三和第四輸出電流中相應的一個。
在此情況下，第二恒流源/變換器最好被設計為第二恒流是可變的。所增加的優(yōu)點是MOS線性跨導放大器的跨導是可變的；換句話說，跨導是可調(diào)的。
在本發(fā)明的再一個最佳實施例中，第一和第二平方根電路中的每一個還有第一組n個串聯(lián)連接的MOSFET和第二組n個串聯(lián)連接的MOSFET，其中n是等于或大于一的整數(shù)。
第一組n個串聯(lián)連接的MOSFET中的每一個有一個二極管連接。第一組n個MOSFET的第一個MOSFET的漏極和柵極與第三MOSFET的源極連接。
第二組n個串聯(lián)連接的MOSFET中的每一個有一個二極管連接。第二組n個MOSFET的第一個MOSFET的漏極和柵極與第六MOSFET的源極連接。
第三MOSFET的源極經(jīng)第一組n個MOSFET和第二組n個MOSFET與第六MOSFET的源極連接。
在本發(fā)明的另一個放大器的最佳實施例中，第一平方根電路具有第三、第四、第五和第六MOSFET，以及用于驅(qū)動第三MOSFET提供/吸收第二恒流的一第二恒流源/變換器，而第二平方根電路有第七、第八、第九和第十MOSFET，以及用于驅(qū)動第七MOSFET提供/吸收第三恒流的一第三恒流源/變換器。
第三、第四、第七和第八MOSFET是二極管連接的。
第三MOSFET的柵極和漏極與第二恒流源/變換器連接。第三MOSFET的源極與第四MOSFET的柵極和漏極連接。
第四MOSFET的源極與第六MOSFET的源極連接。
第五MOSFET的柵極與第一MOSFET的柵極連接。第五MOSFET的漏極作為從中引出第三輸出電流的一輸出端。第五MOSFET的源極與第一和第二MOSFET的漏極中相應的一個連接。
第六MOSFET與第五MOSFET的源極連接。
第七MOSFET的柵極和漏極與第三恒流源/變換器連接。第七MOSFET的極與第八MOSFET的柵極和漏極連接。
第八MOSFET和源極與第十MOSFET的源極連接。
第九MOSFET的柵極與第二MOSFET的柵極連接。第九MOSFET的漏極作為從其中引出第四輸出電流的一輸出端。第九MOSFET的源極與第一和第二MOSFET的漏極中的相應的一個連接。
第十MOSFET的柵極與第九MOSFET的源極連接。
第六MOSFET和漏極與第七MOSFET的漏極連接。第十MOSFET的漏極與第五MOSFET的漏極連接。
在按照本發(fā)明的另一最佳實施例中，MOS線性跨導放大器的輸出電流具有與第二恒流相當?shù)木€性特性。
為更方便地實施本發(fā)明，現(xiàn)將參照附圖進行說明。
圖1是常規(guī)MOS線性跨導放大器的電路圖。
圖2是表示本發(fā)明的一MOS線性跨導放大器的基本結(jié)構(gòu)的電路圖。
圖3是表示本發(fā)明的MOS線性跨導放大器的轉(zhuǎn)換特性的曲線圖。
圖4是用于本發(fā)明的一MOS線性跨導放大器的一雙極平方根電路的電路圖。
圖5是根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的一MOS線性跨導放大器的電路圖，其包括兩個如圖4所示的雙極平方根電路。
圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的一MOS線性跨導放大器的測試出的轉(zhuǎn)換特性的曲線圖。
圖7是用于本發(fā)明的一MOS線性跨導放大器的一MOS平方根電路的電路圖。
圖8是根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的一MOS線性跨導放大器的電路圖，其包括圖7中所示的兩個MOS平方根電路。
圖9是用于按照本發(fā)明第三實施例的一MOS線性跨導放大器的一MOS平方根電路的電路圖。
圖10是用于按照本發(fā)明的第四實施例的一MOS線性跨導放大器的一MOS平方根電路的電路圖。
圖11是根據(jù)本發(fā)明第五實施例的一MOS線性跨導放大器的電路圖，其包括如圖7所示的兩個MOS平方根電路，其中n＝0及K2＝4。
圖12是根據(jù)本發(fā)明的第六實施例的一MOS線性跨導放大器的電路圖13是根據(jù)本發(fā)明的第六實施例的一MOS線性跨導放大器的測試出的轉(zhuǎn)換特性的曲線圖。
圖14是根據(jù)本發(fā)明的第七實施例的一MOS線性跨導放大器的一雙極平方根電路的電路圖。
圖15是用于按照本發(fā)明的第八實施例的一MOS線性跨導放大器的一MOS平方電路的電路圖。
下面將參照附圖描述本發(fā)明的最佳實施例。
按照本發(fā)明的一MOS線性跨導放大器具有如圖2所示的一基本結(jié)構(gòu)。
在圖2中，該MOS線性跨導放大器具有由源極連接的MOSFET M1和M2組成的差分對。為了驅(qū)動此MOS差分對與MOSFET M1和M2的相連接的源極連接，并提供/吸收恒流IO的一第一恒流源/變換器3、與MOSFET M1的漏極連接的第一平方根電路1a、以及與MOSFET M2的漏極連接的第二平方根電路1b。
該MOS差分對2是在MOSFET M1和M2的柵極上被差分地加上輸入電壓V1，并在MOSFET M1和M2各自的漏極差分地輸出第一和第二輸出電流(即，MOSFET M1和M2的漏極電流)ID1和ID2。
第一平方根電路1a被提供了MOS差分對2的第一輸出電流ID2，其輸出第二電流I+＝(ID1)1/2。
第二平方根電路1b被提供了MOS差分對2的第二輸出電流ID2，其輸出第四輸出電流I-＝(ID2)1/2。
此MOS線性跨導放大器的輸出電流ΔI是由第三和第四輸出電流I+和I-之間的差值給出的；即，對于按照本發(fā)明的MOS線性跨導放大器，MOS差分對2的第一和第二輸出電流ID1和ID2被分別加至第一和第二平方根電路1a和1b，該電流ID1和ID2具有相同的平方律特性，只是極性不同。
因此，第一和第二平方根電路1a和1b的第三和第四輸出電流I+和I-間的差值ΔI是完全線性的轉(zhuǎn)換特性。這是由前面的等式(6)所確保的。
具體地說，如果在等式(6)中常量a和變量X分別由1和[Vi/(IO/β)1/2]代替的話，那么就給出了下面的等式(7)。ID1-ID2=ΔI=βVi[|Vi|≤IOβ]---(7)]]>從等式(7)中可看出，本發(fā)明的MOS線性跨導放大器的差分輸出電流ΔI＝(I+-I-)是差分輸入電壓Vi的線性函數(shù)。這就意味著此跨導放大器具有完全線性的轉(zhuǎn)換特性。
圖3示出了第一和第二平方根電路1a和1b的第三和第四輸出電流I+＝(ID1)1/2.和I-[＝(ID2)1/2]的轉(zhuǎn)換特性，以及此放大器的差分輸出電流ΔI[＝(ID1)1/2-(ID2)1/2]。
從圖3中可看出，第三輸出電流I+[＝(ID1)1/2]有一平方律特性，而第四輸出電流I-[＝(ID2)1/2]有極性與第三輸出電流I+相反的一相同的平方律特性，產(chǎn)生在差分輸出電流ΔI的完全地線性特性中。
第一實施例圖5示出了根據(jù)本發(fā)明第一實施例的一MOS線性跨導放大器，在其中圖4所示的電路結(jié)構(gòu)被作為各個第一和第二平方根電路1a和1b。
圖4示出了第一平方根電路1a的一個實例。由于第二平方根電路1b具有與第一平方根電路1a相同的結(jié)構(gòu)，故將對第二平方根電路1b的描述省略。
在圖4中，第一平方根電路1a是由四個npn型雙極晶體管Q1、Q2、Q3及Q4、為驅(qū)動晶體管Q1提供第二恒流Ib的一第二恒流源10、以及提供恒定電壓VE的恒壓源4組成。晶體管Q2有一個K倍于晶體管Q1、Q3和Q4的發(fā)射極面積，這里K是大于1的常數(shù)(即，K≥1)。
晶體管Q1和Q4的發(fā)射極是連接在一起的，并經(jīng)恒壓源4與地連接。晶體管Q1的基極與晶體管Q2的發(fā)射極連接。晶體管Q1的集電極經(jīng)恒流源10與提供電源電壓VCC的電源線連接。晶體管Q1是由來自第二恒流源10的恒定偏置電流Ib驅(qū)動的。
晶體管Q2的基極與晶體管Q1的集電極連接。晶體管Q2的集電極與加有電壓VCC的電源線連接。晶體管Q2的發(fā)射極與MOS差分對2的MOSFET M1的漏極連接。晶體管Q2是由MOS差分對2的電流I1(即，第一輸出電流ID1)驅(qū)動。
晶體管Q3的基極與晶體管Q2的基極和晶體管Q1的集電極連接。晶體管Q3的集電極作為引出第三輸出電流I+的一輸出端。
晶體管Q4的基極和集電極連接在一起；換句話說，晶體管Q4是一二極管連接。晶體管Q4的連接的基極和集電極與晶體管Q3的發(fā)射極連接。
下面將說明圖4所示的雙極平方根電路1a的工作原理。
通常，雙極晶體管的集電極電流Ic與它的基極對發(fā)射極的電壓VBE有一指數(shù)律的特性。因此，建立了下面的等式(8)。IC=IS{exp(VBEVT)-1}---(8)]]>在等式(8)中，IS是雙極晶體管的飽和電流，VT定義為VT＝KT/9的熱電壓，其中K是玻耳茲曼常數(shù)，T是開氏溫度的絕對溫度，q是電子的電量。
當雙極晶體管是工作在基極對發(fā)射極電壓VBE是大約600mV的正常工作區(qū)時，在等式(8)中的指數(shù)部分“exp(VBE/VT)”有近似e10的一值。因此，常數(shù)部分“-1”可以被忽略掉。因此，等式(8)可以被近似為下面的等式(9)。IC=ISexp(VBEVT)---(9)]]>通過對由晶體管Q1、Q2、Q3和Q4構(gòu)成的環(huán)路應用基爾霍夫電壓定律，為第一平方根電路1a建立了下面的等式(10)，其中VBE1、VBE2、VBE3和VBE4分別是晶體管Q1、Q2、Q3和Q4的基極對發(fā)射極電壓。
VBE1+VBE2＝VBE3+VBE4(10)基極對發(fā)射極電壓VBE1、VBE2、VBE3和VBE4如下面的等式(11)、(12)和(13)所表示。VBE1=VTln(IbIS)---(11)]]>VBE2=VTln(ID1KIS)---(12)]]>VBE3=VBE4=VTln(I+IS)---(13)]]>通過用等式(10)、(11)和(12)解等式(13)，第一平方根電路1a的第三輸出電流I+由下面等式(14a)給出。I+=IbID1K---(14a)]]>等式(14a)代表輸出電流I+正比于施加的漏極電流的平方根或第一輸出電流ID1；換句話說，圖4所示的電路結(jié)構(gòu)給出了相對于它的輸入信號的一平方根函數(shù)。
下面，描述根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的MOS線性跨導放大器。
如圖5所示，第二平方根電路1b是由四個npn型雙極晶體管Q5、Q6、Q7和Q8、以及為了驅(qū)動晶體管Q5提供相同恒流Ib的第三恒流源組成。恒壓源4是第二平方根電路1b共用的。
晶體管Q5和Q8的發(fā)射極連接在一起，并經(jīng)恒壓源4與地連接。晶體管Q5的基極與晶體管Q6的發(fā)射極連接。晶體管Q5的集電極經(jīng)恒流源11與施加電壓Vcc的電源線連接。晶體管Q5是由來自第三恒流源11的恒定偏置電流Ib驅(qū)動的。
晶體管Q6的基極與晶體管Q5的集電極連接。晶體管Q6的集電極與施加電壓Vcc的電源線連接。晶體管Q6的發(fā)射極與MOS差分對2的MOSFET M2的漏極連接。晶體管Q6是由M0差分對2的電流I2(即，第二輸出電流ID2)驅(qū)動的。
晶體管Q7的基極與晶體管Q6的基極和晶體管Q5的集電極連接。晶體管Q7的集電極從中引出第四輸出電流I-的另一輸出端。
晶體管Q8的基極和集電極連接在一起；換句話說，晶體管Q8是二極管連接。晶體管Q8的連接的基極和集電極與晶體管Q7的發(fā)射極連接。
如上所說明的，第一平方根電路1a的第三輸出電流I+是由等式(14a)給出的。以與第一平方根電路1a的相同方式，第二平方根電路1b的第四輸出電流I-是由類似于上面等式(14a)的等式(14b)給出。I-=IbID2K---(14b)]]>如果將等式(14a)和(14b)代入前面的等式(7)，那么根據(jù)本發(fā)明第一實施例的MOS線性跨導放大器的差分輸出電流ΔI由下面等式(15)給出。ΔI=I+-I-=IbID1K-IbID2K]]>=βIbKVi[|Vi|≤IOβ]---(15)]]>從等式(15中)可看出，按照本發(fā)明第一實施例的MOS線性跨導放大器的差分輸出電流ΔI正比于差分輸入電壓Vi。換句話說，按照本發(fā)明第一實施例的MOS線性跨導放大器具有相對于差分輸入電壓Vi完全線性的轉(zhuǎn)換特性。
此外，從等式(15)中可看出，通過改變晶體管Q1和Q5的偏置電流跨導值是可變的。這意味著圖5所示的電路結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了一種可調(diào)的MOS線性跨導放大器。
另外，通過改變晶體管Q2的發(fā)射極面積的比率K，可以調(diào)整跨導值。
圖6示出了按照本發(fā)明第一實施例的MOS線性跨導放大器的轉(zhuǎn)換特性，其是發(fā)明者在下述條件下測試的。
MOS差分對2是由-μPA572T型晶體管陣列構(gòu)成。第一和第二雙極平方根電路1a和1b是由CHS工藝制造的測試元件組(TEG)的CTW4型晶體管陣列構(gòu)成的。電源電壓Vcc被設定為5.0V。恒流變換器3的恒定電流(或尾電流)IO設定為約12mA。平方根電路1a和1b的共同發(fā)射極電壓設為2.0V。發(fā)射極面積比率K設為9。晶體管Q1和Q5的偏置電流Ib設定為近似于9μA、110μA和140μA。當恒定或尾電流IO約為12mA時，MOS差分對2的工作輸入電壓范圍是1VP-P。
從圖6中可看出，在特定的范圍內(nèi)，差分輸出電流ΔI具有完全線性的轉(zhuǎn)換特性，并且根據(jù)晶體管Q1和Q5的偏置電流Ib，該完全線性轉(zhuǎn)換特性可以移動。
第二實施例圖8示出了按照本發(fā)明第二實施例的一MOS線性跨導放大器，在其中圖7所示的電路結(jié)構(gòu)被用作各個第一和第二平方根電路1a和1b。
圖7示出了第一平方根電路1a的一個實施例。由于第二平方根電路1b具有與第一平方根電路1a相同的結(jié)構(gòu)，因此這里省略了對第二平方根電路1b的描述。
在圖7中，第一平方根電路1a是由4個n溝道MOSFET M3、M4、M5和M6，一個為驅(qū)動MOSFET M3提供第二恒流Ib的第二恒流源10，第一組21的n個串聯(lián)的n溝道MOSFETM21-1至M21-n，以及第二組22的n個串聯(lián)的n溝道MOSFET M22-1至M22-nMM，其中n≥1。
MOSFET M4的柵極寬度W與柵極長度L的比率(W/L)有MOSFET M3和第一組21的n個MOSFET M21-1至M21-n的K1倍，這里K1是大于1的一常數(shù)(即，K1≥1)。MOSFET M5和M6和第二組22的n個MOSFETM22-1至M22-n具有為MOSFET M3和第一組21的n個MOSFET M21-1至M21- n的K2倍的相同的比率(W/L)，其中K2是大于1的一常數(shù)(即，K2≥1)。
MOSFET M3的源極經(jīng)第一組21的n個MOSFET M21-1至M21-n與地連接，MOSFET M6的源極經(jīng)第二組22的n個MOSFET M22-1至M22-n與地連接。
與圖4所示的第一實施例的雙極結(jié)構(gòu)不同，不設置用于電壓電平調(diào)整的任何恒壓源。這是因為第一組21的n個二極管連接的MOSFET M21-1至M21-n和第二組22的n個二極管連接的MOSFET M22-1至M22-n分別為MOSFET M3和M6的恒壓源。
MOSFET M3的柵極與MOSFET M4的源極連接。MOSFET M3的漏極經(jīng)恒流源10與提供電源電壓VDD的電壓線連接。MOSFET M3是由來自第二
MOSFET M5的柵極與MOSFET M4的柵極和MOSFET M3的漏極連接，MOSFETM5的漏極作為引出第三輸出電流I+的一輸出端。
MOSFET M6的一柵極和一漏極連接在一起；換句話說，MOSFET M6為一二極管連接。MOSFET M6的連接的柵極和漏極與MOSFET M5的源極連接。
第一組21的n個串聯(lián)的MOSFET M21-1至M21-n中的每一個都為二極管連接。MOSFET M21-1的漏極及柵極與MOSFET M3的源極相連，MOSFET M21-n的源極接地。
第二組22的n個串聯(lián)的MOSFET M22-1至M22-n的每一個具有一個二極管連接。MOSFET M21-1的漏極及柵極與MOSFET M6的源極相連。MOSFETM22-n的源極接地。
因此，MOSFET M3的源極通過MOSFET M21-1至M21-n及MOSFET M21-1至M21-n的第一及第二組21及22與MOSFET M6的源極相連。
接著，下面對圖7中所示的MOS平方根電路的操作原理進行描述。
這里，MOSFET M3的跨導參數(shù)被設定為β。然后，MOSFET M21-1至M21-n的跨導參數(shù)用β表示，MOSFET M4的跨導參數(shù)用K1β表示，MOSFETM5、M6及M221到M22-n的跨導參數(shù)用K2β表示。
通過使用前述的等式(2)，分別用下面的等式(16)、(17)、(18)表示偏置電流Ib、輸入電流I1(＝漏極電流ID1)及輸出電流I+。
Ib＝ID3＝β(VGS3-VTH)2(16)I1＝ID1＝K1β(VGS4-VTH)2(17)I+＝ID5＝K2β(VGS5-VTH)2(18)在等式(16)、(17)、(18)中，VGS3、VGS4和VGS5為MOSFETM3、M4和M5的柵極對源極的電壓，而ID1及ID2分別為MOSFET M3及M5的漏極電流。
同樣，MOSFET M21-1至M21-n中的每一個具有與MOSFET M3的VGS3相同的柵極一源極電壓，而MOSFET M21-1至M21-n的每一個及M6也具有與MOSFET M5的VGS5相同的柵極-源極電壓。因此，產(chǎn)生了下面的等式(19)。
(n+1)VGS3+VGS4＝(n+2)VGS5(19)如果將等式(16)、(17)和(18)代入等式(19)，可給出下面和等式(20a)。I+=K2[(n+1n+2)Ib+(1n+2)I1K1]2---(20a)]]>={K2(n+2)2}{(n+1)2Ib+I1K1+2(n+1)IbI1K1}]]>以等式(20a)中可看出，圖7中所示的第一平方根電路的輸出電流I+(ID5)用I1的平方根來表示。然而，等式(20a)包括I1和Ib的第一次項。
在根據(jù)圖8中所示的根據(jù)第二實施例的MOS線性跨導放大器中，第二平方根電路1b包括4個n-溝道MOSFET M7、M8及M9和M10，一個為了驅(qū)動MOSFET M7作為提供同一恒電流Ib的恒流源10的恒流源11、第三組23的n個串聯(lián)n溝道MOSFET M23-1到M23-n和第四組24的n個串聯(lián)n溝道MOSFET M24-1至M24-n。
MOSFET M8的柵極寬度W與柵極長度L的比值(W/L)為MOSFET M7和第三組23的n個MOSFET M23-1到M23-n的K1倍那么大，MOSFET M9和M10以及第四組24的n個MOSFET M24-1至M24-n的比值(W/L)為MOSFETM7和第三組23的n個MOSFET M23-1至M23-n的K2倍那么大。
MOSFET M7的源極通過第三組23的n個MOSFET M23-1至M23-n接地。MOSFET M10的源極通過第四組24的n個MOSFET M24-1至M24-n接地。不提供用于電壓電平調(diào)節(jié)的恒壓源。
MOSFET M7的柵極與MOSFET M8的源極相連。MOSFET M7的漏極通過恒流源11與提供電壓VDD的電源線路相連。MOSFET M7被來自恒流源11的恒流Ib驅(qū)動。
MOSFET M9的柵極與MOSFET M8的柵極和MOSFET M7的漏極相連。MOSFETM9的漏極作為另一個輸出端并由此產(chǎn)生輸出電流I-。
MOSFET M10的柵極和漏極連在一起，換句話說，MOSFET M10為二極管連接。MOSFET M10的被連的柵極和漏極與MOSFET M9的源極相連。
第三組23的n個串聯(lián)的MOSFET M23-1到M23-n的每一個具有二極管連接。MOSFET M23-1的漏極和柵極與MOSFET M7的源極相連。MOSFET M23-n的源極接地。
第四組24的n個串聯(lián)MOSFET M24-1到M24-n的每一個具有二極管連接。MOSFET M24-1的漏極和柵極與MOSFET M10的源極相連。而MOSFETM24-n的源極接地。
因此，MOSFET M7的源極通過第三和第四組23和24的MOSFET M23-1到M23-n和MOSFET M24-1到M24-n與MOSFET M10相連。
用下面的等式(20b)表示第二平方根電路1b的輸出電路I-。I-=K2[(n+1n+2)Ib-(1n+2)I1K1]2---(20b)]]>={K2(n+2)2}{(n+1)2Ib-I1K1+2(n+1)IbI1K1}]]>為了產(chǎn)生差分輸出電流ΔI通過從輸出電流I+中減去輸出電流I-來消掉等式(20a)和(20b)中的I1的第一次項，并需建立下述的等式。K2K1(n+2)2=1---(21)]]>在此情況下，根據(jù)第二實施例的MOS線性跨導放大器的差分輸出電流ΔI將正比于I1。
例如，K1被設定為1，等式(21)將變化為下列的等式(22)K2＝(n+2)2(22)在等式(22)中在n＝0時給出K2的最小值。在此情況下，K2＝4。
這里，K2設定為大于或等于4的整數(shù)等于分別將MOS差分對2的輸出電流ID1和ID2分割為(ID1/K2)和(ID2/K2)。
這與第一實施例中的好處相同。
第三實施例圖9示出了根據(jù)第三實施例的用于MOS線性跨導放大器的第一平方根電路1a的一個實例。在比跨導放大器中，圖7中所示的MOS差分對2的輸出電流ID1和ID2分別僅被分為(ID1/K2)和(ID2/K2)。
在圖9中，用K2個n-溝道MOSFET M4-1到M4-K2的一組25來代替圖7中所示的MOSFET M4。MOSFET M4-1到M4-K2的柵極與MOSFET M3的漏極共連。MOSFET M4-1到M4-K2的源極共同地與MOSFET M3的柵極相連。MOSFET M4-1到M4-K2的漏極共同地與提供電壓VDD的電源線路相連。
MOSFET M4-1到M4-K2的漏電流ID4-1到ID4-K2的和等于MOS差分對2的第一輸出電流或I1。
其具有與第一實施同樣的優(yōu)點。
還有另外一個好處，即在K1＝K2＝1的情況下可獲得此平方根電路1a；換句話說，MOSFET的每一個都由單元MOSFET形成。
第四實施例圖10示出了根據(jù)第四實施例的用于MOS線性跨導放大器的第一平方根電路1a的一個實例，其中常數(shù)K2需用兩正整數(shù)i和j的乘積來表示。
在此跨導放大器中，圖8中所示的MOS差分對2的輸出電流ID2和ID2分別被分為(ID2/i.j)和(ID2/i.j)。
在圖10中，用n-溝道MOSFET M4a-1和M4a-2的一對2b和n-溝道MOSFET M4b-1到M4b-j的一組27來代替圖7中的MOSFET M4。
MOSFET M4a-1和M4a-2的柵極共同與MOSFET M3的漏極相連。MOSFETM4a-1和M4a-2的源極共同與MOSFET M3的柵極相連。MOSFET M4a-1的漏極直接與提供電壓VDD的恒壓線路相連。MOSFET M4a-2的漏極通過MOSFETM4b-1與提供電壓VDD的電源線路相連。
MOSFET M4b-1到M4b-j柵極共同與MOSFET M3的漏極相連。MOSFETM4b-1到M4b-j的源極共同與MOSFET M4a-2的漏極相連。MOSFET M4b-1到M4b-j的漏極共同與提供電壓VDD的電源線路相連。
MOSFET M4b-1到M4b-j的漏極電流ID4b-1到ID4b-j的和等于MOSFETM4a-2的漏極電流ID4a-2。MOSFET M4a-2的漏極電流ID4a-2和MOSFET M4a-1的漏電電流ID4a-1的和等于MOS差分對2的第一輸出電流ID1或I1。
其具有與第一實施中相同的優(yōu)點。
還存在另外一個好處，即(a)在K1＝K2＝1的條件下可以實現(xiàn)此平方根電路1a；換句話說，這些MOSFET中的每一個都由單一的MOSFET形成。及(b)平方根電路1a所需的MOSFET的數(shù)目比圖9中所示的第三實施例中所需的少。
第五實施例圖11示出了根據(jù)本發(fā)明第五實施例的MOS線性跨導放大器。
在此放大器中，第一和第二平方根電路1a和1b都具有圖7中所示的結(jié)構(gòu)，其中n＝0而K2＝4，在MOSFET M3、M6、M7和M10的相連的源極與地之間另外設置提供恒壓VS的恒壓源4a。
用下面的等式(23)表示根據(jù)第五實施例的MOS線性跨導放大器的差分輸出電流ΔI。ΔI=I+-I-=2IbID1-2IbID2]]>=2βIbVi[|Vi|≤IOβ]---(23)]]>其具有與第一實施中相同的優(yōu)點。
第六實施例圖12示出了根據(jù)本發(fā)明第六實施例的MOS線性跨導放大器。
在圖12中，第一平方根電路1a由四個n-溝道MOSFET M11、M12、M13和M14提供用于驅(qū)動MOSFET M15的恒流Ib的恒流源11組成。第二平方根電路1b是由四個n溝道MOSFET M15、M16、M17和M18，以及為驅(qū)動MOSFET M15提供相同驅(qū)動電流Ib的恒流源11組成。
MOSFET M11、M12的每一個都為二極管連接，MOSFET M11的柵極和漏極通過恒流源10與提供電壓VDD的電源線路相連。MOSFET M11的源極與MOSFET M12的柵極和漏極相連。
MOSFET M13的柵極與MOSFET M11的柵極和漏極相連。MOSFET M13的源極與差分對2的MOSFET M1的漏極相連。MOSFET M13的漏極作為此跨導放大器的輸出端并由此產(chǎn)生輸出電流I+。
MOSFET M14的柵極與MOSFET M13的源極相連。MOSFET M14的漏極與MOSFET M17的漏極相連。
MOSFET M15和M16的每一個都為二極管連接。MOSFET M15的柵極和漏極通過恒流源11與提供電壓VDD的電源線路相連。MOSFET M15的源極與MOSFET M16的柵極和漏極相連。
MOSFET M17的柵極與MOSFET M15的柵極和漏極相連。MOSFET M17的源極與差分對2的MOSFET M2的漏極相連。MOSFET M17的漏極作為此跨導放大器的另一個輸出端并由此產(chǎn)生輸出電流I-。
MOSFET M18的柵極與MOSFET M17的源極相連。MOSFET M18的漏極與MOSFET M13的漏極相連。
在MOSFET M12、M14、M16和M18的相連的源極和地之間提供具有恒壓Vs的恒壓源4a。
下面，對根據(jù)第六實施例的MOS線性跨導放大器的工作原理進行描述。
首先，從上面的等式(2)導出MOSFET M11、M12的下列等式(24)。
Ib＝β(VGS11-VTH)2＝β(VGS12-VTH)2(24)從上面等式(2)分別導出用于MOSFET M13和M14的下列等式(25)及(26)。
ID13＝ID1＝β(VGS13-VTH)2(25)ID14＝β(VGS14-VTH)2(26)此外，可建立下列的等式(27)VGS11+VGS12＝VGS13+VGS14(27)
解等式(24)、(25)、(26)及(27)，可給出下述等式(28)。ID1+ID14=2Ib---(28)]]>因此，從等式(28)，MOSFET M14的漏電流可表示如下。ID14=4Ib+ID1-4IbID1---(29)]]>與MOSFET M14的漏電流ID14相同的方式，MOSFET M17和M18的漏電流ID17和ID18可表示如下。
相應地，通過等式(25)(29)(30a)及(30b)，可用下述等式(31)表示MOS線性跨導放大器的差分輸出電流。
ID17＝ID2＝β(VGS17-VTH)2(30a)ID18=4Ib+ID2-4IbID1---(30b)]]>此外，利用等式(25)、(29)、(30a)和(30b)，MOS線性跨導放大器的輸出電流ΔI可由下式(31)表示。
ΔI＝I+-I-＝(ID13+ID18)-(ID14+ID17)=4Ib(ID1-ID2)---(31)]]>=4βIbVi]]>因此，根據(jù)第六實施例的MOS線性跨導放大器的差分輸出電流ΔI相對于差分輸入電壓Vi具有完全線性的特性。
圖13示出了根據(jù)第六實施例的MOS線性跨導放大器的轉(zhuǎn)換特性。其是發(fā)明人在下述的條件下測定的。
NOS差分對和第一及第二平方根電路1a和1b由μPA572T-型功率MOS晶體管陣列構(gòu)成。其中VTM大約為1.5V。電源電壓VDD被設定在大約為8.0V。恒流變換器3的恒流(或尾流)IO被設定為大約12mA。平方根電路1a和1b的公共電源電壓被設為2.0V。MOSFETM11和M15的偏置電流Ib被設定為大約3mA、4.5mA和6mA。當恒流或尾流IO大約為12mA時，MOS差分對2的工作輸入電壓范圍為1Vp-p。
從圖13中可以看出，差分輸出電流ΔI在特定范圍內(nèi)具有完成全線性的轉(zhuǎn)換特性，而差分輸出電流ΔI的完全線性轉(zhuǎn)換特性可根據(jù)MOSFETM11和M15的偏置電流Ib而被移動。
第七實施例在上述的第一到第六實施例中，跨導正比于偏置電流Ib，即Ib1/2。通常地，從實用角度來說最好跨導正比于偏置電流Ib本身。僅通過平方根電路向相應的雙極晶體管Q1或MOSFET M3或M13提供偏置電流Ib來實現(xiàn)偏置電流Ib的線性特質(zhì)。
圖14示出了根據(jù)第七實施例的用于MOS線性跨導放大器的雙極平方根電路。此平方根電路為電流輸入和電流輸出型。
在圖14中，雙極平方根電路由4個pnp型雙極晶體管Q11、Q12、Q13和Q14，以及向晶體管Q13提供恒流Ic的恒流源31組成。
晶體管Q11和Q12的每一個為二極管連接。晶體管Q11的發(fā)射極與提供電源電壓Vcc的電源線路相連。晶體管Q11的基極和集電極與晶體管Q12的發(fā)射極相連。
偏置電流Ib是從晶體管Q12的基極和集電極被吸收。
晶體管Q13的發(fā)射極接地，晶體管Q13的基極與晶體管Q12的基極和集電極相連。晶體管Q13的集電極通過恒流源與提供電壓Vcc的電源線路相連。
晶體管Q14的基極與晶體管Q11的基極和集電極以及晶體管Q13的發(fā)射極相連。晶體管Q14的發(fā)射極與提供電壓Vcc的電源線路相連。
平方根電路的輸出電流ISQ相對于輸入偏置電流Ib具有平方轉(zhuǎn)換特性。
下面描述圖14中所示的平方根電路的操作原理。
從圖14中看出，很明顯地可建立下面的等式(33)、(34)、(35)及(36)。
VBE11+VBE12＝VBE13+VBE14(33)VBE11+VBE12=VTln(ICIS)---(34)]]>VBE13=VTln(IbIS)---(35)]]>VBE14=VTln(ISQIS)---(36)]]>用方程(33)、(34)和(35)來解方程(36)，可給出下面的等式(37)。ISQ=Ib2IC---(37)]]>從等式(33)中可清楚地看出，圖14中所示的平方根電路的輸出電流ISQ正比于偏置電流Ib的平方。
例如，如果將圖14中所示的平方根電路應用到圖4中所示的雙極平方根電路1a，MOS線性跨導放大器的差分輸出電流ΔI可表示如下ΔI=I+-I-=ISQID1K-ISQID2K]]>=βKICIbVi[|Vi|≤IOβ]---(38)]]>從等式(38)可看出，差分輸出電流ΔI正比于偏置電流Ib。
第八實施例圖15示出了用于根據(jù)第八實施例的MOS線性跨導放大器的MOS平方根電路。此平方根電路為電壓輸入和電流輸出型。
在圖15中，四個n-溝道MOSFET M32、M34、M35及M36的源極連在一起，且其由恒流變換器43吸收的恒流IS驅(qū)動，形成一個回引線單元?？缃覯OSFET M33和M34的柵極提供輸入電壓以Vc。電壓Vc的一半，即Vc/2被加至MOSFET M35和M36的柵極，其中Vc/2是由具有相同阻值的兩個電阻41和42產(chǎn)生的。
兩個P溝道MOSFET M37和M38形成一電流鏡像。兩P溝道MOSFETM39和M40形成一電流鏡像。兩n溝道MOSFET M41和M42形成一電流鏡像。
MOSFET M33和M34的漏電流ID33和ID34的和，即(ID33+ID34)流過MOSFET M37。因此，MOSFET M38的漏極電流ID38等于(ID33+ID34)。
MOSFET M35和M36的漏極電流ID35和ID36的和，即(ID35+ID36)流過MOSFET M39。因此，MOSFET M40的漏極電流等于(ID35+ID36)。MOSFET M40的漏極電流ID40等于MOSFET M41的漏極電流ID41和MOSFET M42的漏極電流ID42，即ID41＝(ID35+ID36+)＝ID42。
因此，輸出電流ISQ被表達為漏極電流ID38和ID42的差，即ISQ＝ID38-ID42＝(ID33+ID34)-(ID35+ID36).
這里，從圖15中的電路結(jié)構(gòu)可以產(chǎn)生出下面的等式(39)、(40)、(41)及(42)。VGS33=VGS35+VC2---(39)]]>VGS34=VGS35-VC2---(40)]]>VGS35＝VGS36(41)ID33+ID34+ID35+ID36＝IS(42)如果上述的等式(2)來解等式(39)、(40)、(41)和(42)，輸出電流ISQ可表示為下列形式ISQ=(ID33+ID34)-(ID35+ID36)=βVC22]]>[|VC|≤2IO3β]---(43)]]>
從等式(43)中可以清楚地看出，圖15中所示的平方根電路的輸出電流ISQ正比于對應于偏置電流Ib的輸入電壓Vc的平方。
例如，如果將圖15中所示的平方根電路用到圖7中所示的MOS平方根電路，那么MOS線性跨導放大器的差分輸出電流ΔI可表示如下ΔI=I+-I-=ISQID1-ISQID2=βVCVi---(44)]]>[|Vi|≤2IS3β,|Vi|≤IOβ]]]>從等式(44)中可以看出，差分輸出電流ΔI是正比于輸入電壓Vc，即偏置電流Ib。
雖然已經(jīng)描述了本發(fā)明的最佳形式，必須明確對于本領(lǐng)域技術(shù)人員所作的各種修改并不會脫離本發(fā)明的實質(zhì)。因此本發(fā)明的范圍僅由下面的權(quán)利要求來限定。
權(quán)利要求
1.一種MOS線性跨導放大器，其特征在于包括(a)源極相連的第一和第二MOSFET的一MOS差分對；(b)與所述第一和第二MOSFET的所述相連的源極相連接，并提供/吸收用于驅(qū)動所述MOS差分對的第一恒電流的第一恒流源/變換器；(c)與所第一MOSFET的漏極相連的第一平方根電路；及(d)與所述第二MOSFET的漏極相連的第二平方根電路；其中所述MOS差分對是在所述第一和第二MOSFET的柵極提供輸入電壓，并在所述第一和第二MOSFET的各自的漏極差分地輸出第一和第二輸出電流；且其中對所述第一平方根電路提供所述MOS差分對的所述第一輸出電流，其則輸出第三電流；對所述第二平方根電路提供所述MOS差分對的所述第二輸出電流，則其輸出第四輸出電流；且所述MOS線性跨導放大器的輸出電流是由所述第三和第四輸出電流的差值給出的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放大器，其特征在于所述第一和第二平方根電路的每一個具有第一、第二、第三和第四雙極晶體管，以及提供/吸收用于驅(qū)動第一晶體管的第二恒流的第二恒流源/變換器；且所述第二晶體管的基極和發(fā)射極分別與所述第一晶體管的集電極和基極相連，而所述第二晶體管被所述MOS差分對的所述第一和第二輸出電流的相對應的一個來驅(qū)動；且其中所述第三晶體管基極與所述第二晶體管的所述基極相連；其中所述第四晶體管的基極和集電極與所述第三晶體管的所述發(fā)射極相連，而所述第四晶體管的發(fā)射極與所述第一晶體管的所述發(fā)射極相連；且其中所述第三晶體管的集電極電流作為所述第三和所述第四輸出電流中的相應的一個。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的放大器，其特征在于其中所述第二晶體管的發(fā)射極面積K倍于所述第一、第三、和第四晶體管的發(fā)射極面積，其中K為大于1的常數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的放大器，其特征在于所述第二恒流源/變換器被設計為致使所述第二恒電流為可變的。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放大器，其特征在于所述第一和第二平方根電路的每一個具有第三、第四、第五和第六MOSFET，以及提供/吸收用于驅(qū)動所述第三MOSFET的第二恒流的第二恒流源/變換器；其中所述第四MOSFET的柵極和源極與所述第三MOSFET的漏極和柵極相連，而所述第四MOSFET被所述MOS差分對的所述第一和第二輸出電流的相對應的一個所驅(qū)動；且其中所述第五MOSFET的柵極與所述第四MOSFET的所述柵極相連；且其中所述第六MOSFET的柵極和漏極與所述第五MOSFET的所述源極相連，而所述第六MOSFET的源極與所述第三MOSFET的所述源極相連；且其中所述第五MOSFET的漏極電流作為所述第三和第四輸出電流中的一個。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的放大器，其特征在于所述第四MOSFET具有K1倍于所述第三MOSFET的柵極寬度與柵極長度比，且所述第五和第六MOSFET的柵極寬度與柵極長度的比值為所述第三MOSFET的K2倍那么大，其中K1和K2大于1的常數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的放大器，其特征在于所述第二恒源/變換器被設計成使用所述第二恒電流為可變的。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放大器，其特征在于所述第一和第二平方根電路的每一個還包含第一組的n個串聯(lián)MOSFET和第二組的n個串聯(lián)MOSFET，其中n為大于或等于1的整數(shù)；其中所述第一組的n個串聯(lián)MOSFET的每一個為二極管連接，而所述第一組的n個MOSFET的第一個的漏極和柵極與所述第三MOSFET的所述源極相連；且其中所述第二組的n個串聯(lián)MOSFET的每一個為二極管連接，而所述第二組的n個MOSFET的第一個的漏極和柵極與所述第六MOSFET的所述源極相連；且其中所述第三MOSFET的所述源極通過所述第一組的n個MOSFET和所述第二組的n個MOSFET的與所述第六MOSFET的所述源極相連。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放大器，其特征在于所述每個第一平方根電路具有第三、第四、第五、和第六MOSFET，以及為驅(qū)動所述第三MOSFET提供/吸收第二恒定電流的第二恒流源/變換器，且所述第二平方根電路具有第七、第八、第九和第十MOSFET，以及用于驅(qū)動所述第七MOSFET提供/吸收第三恒定電流的第三恒流源/變換器；而其中所述第三、第四、第七和第八MOSFET為二極管連接的；且所述第三MOSFET的柵極和漏極與所述第二恒流源/交換器相連，所述第三MOSFET的源極與所述第四MOSFET的柵極和漏極相連；且其中所述第四MOSFET的源極與所述第六MOSFET的源極相連；其中所述第五MOSFET柵極與所述第一MOSFET的所述柵極相連；所述第五MOSFET的漏極作為由此引出所述第三輸出電流的輸出端；所述第五MOSFET的源極與所述第一和第二MOSFET的所述漏極的相對應的一個相連；其中所述第六MOSFET的柵極與第五MOSFET所述源極相連；所述第七MOSFET的柵極和漏極與所述第三恒流源/變換器相連；且所述第七MOSFET的源極與所述第八MOSFET的柵極和漏極相連；所述第八MOSFET的源極與所述第十MOSFET的源極相連；所述第九MOSFET的柵極與所述第二MOSFET的所述柵極相連，所述第九MOSFET的漏極作為由此引出所述第四輸出電流的一個輸出端；所述第九MOSFET的源極與所述第一和第二MOSFET的所述漏極的相對應的一個相連；其中所述第十MOSFET的柵極與所述第九MOSFET的所述源極相連；其中所述第六MOSFET的漏極與所述第七MOSFET的所述漏極相連，而所述第十MOSFET的漏極與所述第五MOSFET的所述漏極相連。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的放大器，其特征在于其中所述MOS線性跨導放大器的所述輸出電流具有相對于所述第二恒定電流的線性特性。
11.根據(jù)權(quán)利要求5所述的放大器，其特征在于所述MOS線性跨導放大器的所述輸出電流相對于所述第二恒定電流具有線性性質(zhì)。
全文摘要
提供一種MOS線性跨導放大器,其實現(xiàn)了完全的線性轉(zhuǎn)換特性和跨導調(diào)諧。此放大器包括(a)源極相連的第一和第二MOSFET的MOS差分對(b)與源極相連的第一和第二MOSFET相連的第一恒流源/變換器并提供/變換用于驅(qū)動MOS差分對的第一恒電流(c)與第一MOSFET的漏極相連的第一平方根電路及(d)與第二MOSFET的漏極相連的第二平方根電路。
文檔編號H03F3/45GK1191414SQ9810062
公開日1998年8月26日 申請日期1998年2月17日 優(yōu)先權(quán)日1997年2月17日
發(fā)明者木村克治 申請人:日本電氣株式會社