[0022]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Rl、第二電阻R2、第一負載電容Cloadl、第二負載電容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載，高阻抗電流源負載差模放大電路的輸出還分別與差分放大電容負載CLOADl和CL0AD2的一端連接，CLOADl和CL0AD2的另一端與地連接。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。
[0023]如圖3所示的以電流源為負載的高阻抗差模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，該等效電路有三個重要極點，極點①在第十MOS管MlO漏極，極點②在第三MOS管M3漏極，極點③在第六MOS管M6的柵極，沒有補償電容CO時①②兩個極點分別為第一級和第二級放大電路的兩個輸出高阻極點，極點③為取樣電阻R1//R2與M6柵極電容Cgs6構(gòu)成的一階RC濾波電路的輸出極點(R1+R2)/ (Rl*R2*Cgs6)，這里假定極點③處的信號主要來自極點②，該極點是本實用新型專利中電路圖3相比較一般二級高增益放大電路多出的一個特有極點，如有差分輸出阻抗設(shè)計要求，取樣電阻Rl和R2的選擇應(yīng)使R1+R2等于單級高阻抗差分放大電路的設(shè)計差分輸出阻抗。這三個極點通常相互靠近，難以產(chǎn)生足夠的相位裕量，會直接影響環(huán)路的穩(wěn)定性，在沒有補償電容CO時高增益條件下該環(huán)路通常極易滿足振蕩條件從而發(fā)生自由振蕩。使用密勒反饋電容CO后，極點①被推到更低頻率或靠近零頻處變成主極點，它主導(dǎo)如圖3所示的二級高增益共模反饋環(huán)路的增益頻率特性和單位增益帶寬或增益帶寬積GBW。極點
②則被推到遠離極點①的更高頻率處變成非主極點，CO值的選擇和該共模反饋環(huán)路的設(shè)計應(yīng)使得極點②處在復(fù)頻率平面負頻率軸上約3xGBW或更遠處以確保該高增益共模反饋環(huán)路有足夠的相位裕量；電阻Rl和R2的選擇以及該共模反饋環(huán)路的M6柵極電容的設(shè)計選擇應(yīng)使應(yīng)使得非主極點③處在復(fù)頻率平面負頻率軸或左半平面上約3xGBW或更遠處，從穩(wěn)定性上來講取樣電阻Rl和R2的選擇應(yīng)是越小越好，以確保該高增益共模反饋環(huán)路有足夠的相位裕量；電容CO同第二級放大管M3//M4的跨導(dǎo)Gm3+Gm4，反饋電阻(R1*R2) / (R1+R2)同時又可構(gòu)成一個零點I/ (CO* (I/(Gm+Gm4) - (R1*R2) / (R1+R2)))，有關(guān)如何去除零點的負面影響并加以正面利用已在很多科技文獻和教材中有描述，本專利這里不作詳細討論。
[0024]如圖4所示，當取樣電阻Rl和R2大小的選擇無限制可以取得足夠大時，去掉密勒反饋電容CO，圖2所示的二級放大高增益共模反饋回路也可以保持穩(wěn)定。該二級放大高增益共模反饋環(huán)路對共模信號的等效電路則如圖5所示。此時同樣有三個極點，極點①在第十MOS管MlO漏極，極點②第三MOS管M3漏極，極點③在第六MOS管M6的柵極處，但極點
③變成了主極點，它主導(dǎo)如圖5所示的二級高增益共模反饋環(huán)路的增益頻率特性和單位增益帶寬或增益帶寬積GBW，極點①和②為非主極點，通過采樣電阻Rl和R2的以及該共模反饋環(huán)路的設(shè)計選擇可被置于復(fù)頻率平面負頻率軸上約3xGBW或更遠處以確保該高增益共模反饋環(huán)路有足夠的相位裕量。
[0025]本實用新型的高增益共模反饋回路不僅適用于如說明書附圖所示的不帶尾電流源的高阻抗電流源負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載差分式差模放大電路。
【主權(quán)項】
1.一種應(yīng)用于高阻抗電流源負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，其特征在于: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載，第二級放大驅(qū)動電路的差分負載即為高阻抗電流源負載差模放大電路的放大對管。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用于高阻抗電流源負載差模放大電路的高增益共模反饋回路，其特征在于: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。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用于高阻抗電流源負載差模放大電路的高增益共模反饋回路，其特征在于: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MOS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MOS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MOS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載，將差分信號轉(zhuǎn)換為單端信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用于高阻抗電流源負載差模放大電路的高增益共模反饋回路，其特征在于: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、第一負載電容Cloadl、第二負載電容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載，高阻抗電流源負載差模放大電路的輸出還分別與差分放大電容負載CLOADl和CL0AD2的一端連接，CLOADl和CL0AD2的另一端與地連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種應(yīng)用于高阻抗電流源負載差模放大電路的高增益共模反饋回路，其特征在于: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COo
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用于高阻抗電流源負載差模放大電路的高增益共模反饋回路，其特征在于: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載差分式差模放大電路。
【專利摘要】本實用新型公開了一種應(yīng)用于高阻抗電流源負載差模放大電路的高增益共模反饋回路，所述的反饋回路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阻抗電流源負載差模放大電路的兩個輸出端分別連接，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。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)范圍和抑制電源、地、信號線上共模雜散噪聲。
【IPC分類】H03F3-45
【公開號】CN204517766
【申請?zhí)枴緾N201520199044
【發(fā)明人】周軍
【申請人】成都振芯科技股份有限公司
【公開日】2015年7月29日
【申請日】2015年4月3日