[发明专利]使用单端两级放大器的全差分AB类放大器和放大方法

说明书

本申请要求于2007年3月26日提交到韩国知识产权局的第2007-0029106号韩国专利申请的优先权，其公开完整地包含于此，以资参考。

技术领域

本公开涉及一种差分放大器，更具体地讲，涉及一种两级全差分运算跨导放大器(OTA)。

背景技术

随着继续逐渐缩小CMOS技术的应用以及对电池驱动的便携式电子产品的需求的增加，在设计超大规模集成(VLSI)装置中产生许多限制条件。典型的限制条件是对低压操作和低功耗的要求。

随着使用片上系统(SOC)装置的趋势的加快，不仅数字电路，而且模拟电路也被集成在单个芯片上。因此，与数字电路相比通常较少受到限制条件影响的模拟电路现在也同样地受到限制条件的影响。

在可被集成在单个芯片上的模拟电路中最广泛使用的电路是运算放大器。更具体地讲，具有诸如抗扰性、宽输出摆幅和推挽操作的优点的全差分AB类放大器被广泛地使用。

通常，难以实现具有高增益(例如，80dB以上的增益)的两级放大器。为了实现具有高增益的两级放大器，使用共源共栅或折叠式级联放大器或者多级放大器。

虽然折叠式级联放大器能够提供高增益，但是由于高电压余量(voltageheadroom)，其不适于具有低操作电压的应用。此外，折叠式级联放大器具有复杂的偏置电路，这使得电路面积增大。

因为高增益放大器被实现为多级装置，所以电路面积的增大不可避免，这使得频率补偿很困难。因此，由于使用诸如嵌套密勒补偿(NMC)或多径NMC(MNMC)的技术的频率补偿的必要性，因此出现根据分级增加的诸如设计困难和功耗的问题。

发明内容

为了解决上述和/或其他问题，本发明的示例性实施例提供了这样一种放大器，所述放大器能够提供高增益，能够实现低压和低功率操作，具有简单频率补偿和共模反馈(CMFB)电路，具有高转换速率，并且能够使用两级放大器以小的面积来实现。

根据本发明的示例性实施例，全差分放大器包括第一单端电流镜型全差分放大器和第二单端电流镜型全差分放大器。

第一单端电流镜型全差分放大器通过对第一输入信号和第二输入信号之间的差进行两级放大来输出第一输出信号。第二单端电流镜型全差分放大器通过对第一输入信号和第二输入信号之间的差进行两级放大来输出第二输出信号。第一单端电流镜型全差分放大器的第一尾部和第二单端电流镜型全差分放大器的第二尾部彼此连接，并且第一输出信号和第二输出信号是差分信号。

所述全差分放大器还包括：偏置控制电路，通过在放大操作期间控制第一尾部的尾电流的量来控制第一输出信号和第二输出信号中的每一个的转换速率。

偏压控制电路基于通过对在第一单端电流镜型全差分放大单元的电流镜中流动的电流和第二单端电流镜型全差分放大单元的电流镜中流动的电流中的每一个做实数倍镜像获得的电流来控制尾电流的量。

所述全差分放大器还包括：共模反馈电路，基于放大参考电压与第一输出信号和第二输出信号中的每一个的差的结果，控制所述全差分放大器的共模电压。

第一单端电流镜型全差分放大器和第二单端电流镜型全差分放大器中的每一个包括：单端电流镜型差分放大单元，放大第一输入信号和第二输入信号之间的差；和推挽型放大单元，连接到单端电流镜型差分放大单元的输出端口，并输出第一输出信号和第二输出信号中的任意一个。

推挽型放大单元包括：第一导电类型的第一晶体管，连接在电源电压线和所述全差分放大器的输出端口之间，并具有连接到单端电流镜型差分放大单元的输出端口的栅极；第二导电类型的第二晶体管，连接在地电压线和所述全差分放大器的输出端口之间；第二导电类型的第三晶体管，连接在第一节点和地电压线之间，并包括连接到第二晶体管的漏极和栅极的栅极；第一导电类型的第四晶体管，连接在电源电压线和第一节点之间，并包括连接到单端电流镜型差分放大单元的电流镜的栅极的栅极；和补偿电容器，连接在单端电流镜型差分放大单元的输出端口和所述全差分放大器的输出端口之间。

推挽型放大单元还包括：第二导电类型的第五晶体管，连接在第一尾部和地电压线之间，并包括连接到第二导电类型的第三晶体管的栅极的栅极，并且第二导电类型的第三晶体管和第二导电类型的第五晶体管组成具有实数倍电流比的电流镜。