一種應(yīng)用于高阻抗電流源負(fù)載差模放大電路的高增益共模反饋回路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種應(yīng)用于高阻抗電流源負(fù)載差模放大電路的高增益共模反饋回路。
【背景技術(shù)】
[0002]在各種帶有電流源負(fù)載的高阻抗差分輸出放大電路中，共模反饋回路已成為一個必置的輔助電路，用于鎖定輸出共模直流工作點有效增加輸出差分信號的動態(tài)范圍并抑制電源/地/信號線上共模雜散噪聲，而產(chǎn)生這些作用的效果主要取決于共模反饋回路的增益，增益越大，效果越好。目前各種帶有電流源負(fù)載的高阻抗差分放大電路采用的共模反饋回路為確保共模反饋環(huán)路的穩(wěn)定性，共模反饋電回路常采用僅具有一個單主極點的單級放大電路，由于較高頻處多個次極點的存在環(huán)路增益常取得較低以防自激振蕩，這弱化了共模反饋回路的效果。
[0003]實現(xiàn)電流源負(fù)載高阻抗差分放大電路輸出共模信號的鎖定主要有三種共模反饋回路，一是適用于離散時間電路的開關(guān)電容共模反饋回路；二是適用于連續(xù)時間電路的差分差值共模反饋回路；三是也適用于連續(xù)時間電路的電阻取平均共模反饋回路。
[0004]連續(xù)時間電路的差分差值共模反饋回路和電阻取平均共模反饋回路各有長處和短處，2000年第四十七卷第四期的《IEEE電路與系統(tǒng)學(xué)報I1:模擬與數(shù)字信號處理》(IEEETRANSACT1N ON CIRCUITS AND SYSTEMS-1I: ANALOG AND DIGITAL SIGNAL PROCESSING,VOL.47，N0.4，APRIL 2000)中發(fā)表的“應(yīng)用于高阻抗電流模式的連續(xù)時間共模反饋電路，，(A Continuous-Time Common-Mode Feedback Circuit (CMFB) for High-1mpedanceCurrent Mode Applicat1n)很好地解決了差分差值共模反饋回路高增益與回路穩(wěn)定性矛盾的問題，本實用新型則試圖解決電阻取平均共模反饋回路高增益與回路穩(wěn)定性矛盾的問題，如圖1所示為以電流源為負(fù)載的高阻抗差分放大電路與當(dāng)前通用的單級放大低增益共模反饋回路模塊圖，該單級放大低增益共模反饋回路僅有一低頻主極點，其余極點都在極高頻處，穩(wěn)定性一般很好。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種應(yīng)用于高阻抗電流源負(fù)載差模放大電路的高增益共模反饋回路，本實用新型能夠在不增加電流消耗的條件下最大化共模反饋回路的增益且確保其穩(wěn)定性，從而最大化穩(wěn)定輸出共模DC工作點，有效增加輸出差分信號的動態(tài)范圍和有效抑制電源、地、信號線上共模雜散噪聲。
[0006]本實用新型的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的:一種應(yīng)用于高阻抗電流源負(fù)載差模放大電路的高增益共模反饋回路，它包括兩級高增益放大電路和一級RC濾波電路，它包括共模信號取樣電路、參考電壓源，第一級差分比較放大電路和第二級放大驅(qū)動電路，共模信號取樣電路的兩個輸入端與高阻抗電流源負(fù)載差模放大電路的輸出連接，該取樣電路的取平均輸出與第一級差分比較放大電路的輸入端連接，參考電壓源與第一級差分比較放大電路的另一輸入端連接，第一級差分比較放大電路的單端輸出與第二級放大驅(qū)動電路的輸入連接，第二級放大驅(qū)動電路的放大管即為差分放大電路的高阻抗電流源負(fù)載，第二級放大驅(qū)動電路的差分負(fù)載即為高阻抗電流源負(fù)載差模放大電路的放大對管。
[0007]所述的取樣電路為電阻平均取樣電路，它由第一電阻Rl和第二電阻R2組成，電阻Rl和電阻R2的一端分別與差分放大電路的差分輸出端連接，電阻Rl和電阻R2的另一端相聯(lián)并輸出取樣信號。
[0008]所述的第一級差分比較放大電路主要由第五MOS管M5、第六MOS管M6、第七M(jìn)OS管M7、第八MOS管M8、第九MOS管M9和第十MOS管MlO組成，第五MOS管M5、第六MOS管M6為第一級差分比較放大電路的差分放大對管，取樣電路的輸出與第六MOS管M6的柵極連接，第五MOS管M5的輸出即源極與第二級放大驅(qū)動電路的輸入連接，第五MOS管M5的柵極與參考電壓連接，第七M(jìn)OS管M7、第八MOS管M8構(gòu)成鏡像電流電路，第八MOS管M8的柵極與漏極互聯(lián)后與參考電流源連接，第七M(jìn)OS管M7為差分放大電路的尾電流源，第九MOS管M9和第十MOS管MlO為第一級差分比較放大電路的鏡像電流源負(fù)載，將差分信號轉(zhuǎn)換為單端信號。
[0009]所述的第二級放大驅(qū)動電路主要由第三MOS管M3、第四MOS管M4、第一電阻R1、第二電阻R2、第一負(fù)載電容Cloadl、第二負(fù)載電容Cload2、第一 MOS管Ml和第二 MOS管M2組成，第三MOS管M3和第四MOS管M4為差分放大電路的電流源負(fù)載，第三MOS管M3和第四MOS管M4的柵極分別與第一級差分比較放大電路的輸出連接，第三MOS管M3和第四MOS管M4的源極與地連接，第三MOS管M3和第四MOS管M4的漏極分別與高阻抗電流源負(fù)載差模放大電路的差分放大對管第一 MOS管Ml和第二 MOS管M2的漏極連接，第一 MOS管Ml和第二 MOS管M2為第二級差分放大對管的電流源負(fù)載，高阻抗電流源負(fù)載差模放大電路的輸出還分別與差分放大電容負(fù)載CLOADl和CL0AD2的一端連接，CLOADl和CL0AD2的另一端與地連接。
[0010]取樣電路與第三MOS管之間還包括密勒反饋電容CO，在小采樣電阻時保障兩級放大高增益共模反饋回路的穩(wěn)定性，在大采樣電阻時則不需要密勒反饋電容CO。
[0011]所述的共模反饋回路適用于不帶尾電流源的高阻抗電流源負(fù)載偽差分式差模放大電路，也適用于帶尾電流源的高阻抗電流源負(fù)載差分式差模放大電路。
[0012]本實用新型的有益效果是:本實用新型提供了一種應(yīng)用于高阻抗電流源負(fù)載差模放大電路的高增益共模反饋回路，本實用新型能夠在不增加電流消耗的條件下最大化共模反饋回路的增益且確保其穩(wěn)定性，從而最大化穩(wěn)定輸出共模DC工作點，有效增加輸出差分信號的動態(tài)范圍和有效抑制電源、地、信號線上共模雜散噪聲。
【附圖說明】
[0013]圖1為以電流源為負(fù)載的高阻抗差分放大電路與當(dāng)前通用的單級放大低增益共模反饋回路模塊圖；
[0014]圖2為以電流源為負(fù)載的高阻抗差分放大電路與本實用新型的小采樣電阻條件下二級放大高增益共模反饋回路；
[0015]圖3為以電流源為負(fù)載的高阻抗差分放大電路與本實用新型的小采樣電阻條件下二級放大高增益共模反饋環(huán)路對共模信號的等效電路；
[0016]圖4為以電流源為負(fù)載的高阻抗差分放大電路與本實用新型的大采樣電阻條件下二級放大高增益共模反饋回路
[0017]圖5為以電流源為負(fù)載的高阻抗差分放大電路與本實用新型的大采樣電阻條件下二級放大高增益共模反饋環(huán)路對共模信號的等效電路。
【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖進(jìn)一步詳細(xì)描述本實用新型的技術(shù)方案，但本實用新型的保護(hù)范圍不局限于以下所述。
[0019]如圖2所示，一種應(yīng)用于高阻抗電流源負(fù)載差模放大電路的高增益共模反饋回路，它包括兩級高增益放大電路和一級RC濾波電路，它包括共模信號取樣電路、參考電壓源，第一級差分比較放大電路和第二級放大驅(qū)動電路，共模信號取樣電路的兩個輸入端與高阻抗電流源負(fù)載差模放大電路的輸出連接，該取樣電路的取平均輸出與第一級差分比較放大電路的輸入端連接，參考電壓源與第一級差分比較放大電路的另一輸入端連接，第一級差分比較放大電路的單端輸出與第二級放大驅(qū)動電路的輸入連接，第二級放大驅(qū)動電路的放大管即為差分放大電路的高阻抗電流源負(fù)載，第二級放大驅(qū)動電路的差分負(fù)載即為高阻抗電流源負(fù)載差模放大電路的放大對管。
[0020]所述的取樣電路為電阻平均取樣電路，它由第一電阻Rl和第二電阻R2組成，電阻Rl和電阻R2的一端分別與差分放大電路的差分輸出端連接，電阻Rl和電阻R2的另一端相聯(lián)并輸出取樣信號。
[0021]所述的第一級差分比較放大電路主要由第五MOS管M5、第六MOS管M6、第七M(jìn)OS管M7、第八MOS管M8、第九MOS管M9和第十MOS管MlO組成，第五MOS管M5、第六MOS管M6為第一級差分比較放大電路的差分放大對管，取樣電路的輸出與第六MOS管M6的柵極連接，第五MOS管M5的輸出即源極與第二級放大驅(qū)動電路的輸入連接，第五MOS管M5的柵極與參考電壓連接，第七M(jìn)OS管M7、第八MOS管M8構(gòu)成鏡像電流電路，第八MOS管M8的柵極與漏極互聯(lián)后與參考電流源連接，第七M(jìn)OS管M7為差分放大電路的尾電流源，第九MOS管M9和第十MOS管MlO為第一級差分比較放大電路的鏡像電流源負(fù)載，將差分信號轉(zhuǎn)換為單端信號。