[发明专利]具强化回转率的折叠式串接放大器

说明书

技术领域

本发明是有关一种折叠式串接放大器，特别是关于一种具强化回转率的折叠式串接放大器。

背景技术

折叠式串接放大器(folded cascode amplifier)为运算转导放大器(operational transconductance amplifier，OTA)的一种，具有高增益及大信号摆动(signal swing)，普遍制作为互补金属氧化半导体(CMOS)集成电路，作为许多应用的基本建构元件。

图1A显示一种传统折叠式串接放大器，其使用P型金属氧化半导体(PMOS)晶体管M1及M2所组成的(P型)输入对11。图1A所示传统折叠式串接放大器的回转率(slew rate，SR)极低，因此会造成放大器的非线性效应。当正输入电压Vin+趋近电源VDD且负输入电压Vin-趋近接地GND时，晶体管M1关闭而M2开启，因此所有电流2Ib流经晶体管M2及M4。由于晶体管M3与M4组成电流镜，因此晶体管M3的电流也是2Ib。因为晶体管M1为关闭的，因此晶体管M3的电流是由晶体管M9、M7、M5的路径来提供。又因为晶体管M9与M10组成电流镜，所以晶体管M10的电流也是2Ib。该电流经由晶体管M8对输出端点Vout的负载电容C充电，因此回转率SR＝2Ib/C。图1A所示折叠式串接放大器的输入范围仅介于0-(VDD-Vds_M0-Vt_M1)。

图1B显示另一种传统折叠式串接放大器，其使用N型金属氧化半导体(NMOS)晶体管Q1及Q2所组成的(N型)输入对12。图1B所示折叠式串接放大器对输出端点Vo的负载电容CL充电，其回转率类似于图1A所示折叠式串接放大器，且其输入范围仅介于(VSS+Vds+Vt)-VDD。

图2显示又一种传统折叠式串接放大器，其使用NMOS晶体管Q1/Q2组成的N型输入对21及PMOS晶体管Q 3/Q4组成的P型输入对22。即使图2所示折叠式串接放大器的输入范围接近0-VDD，然而其回转率仍同于图1A及图1B所示折叠式串接放大器，亦即5R＝2Ib/C。

图3显示再一种传统折叠式串接放大器，其较前述折叠式串接放大器具有较大转导、增益及回转率。当正输入电压Vin+趋近电源VDD且负输入电压Vin-趋近接地GND时，晶体管M1a及M1b关闭且晶体管2a进入深三极管区(deep triode region)，因此所有电流2Ib都流经晶体管M2b、M11、M3b。由于晶体管M3a与M3b组成电流镜，且两者大小(size)的比例为M3a∶M3b＝K∶1，因此晶体管M3a的电流为2KIb。该电流是由晶体管M9、M7、M5的路径来提供。又因为晶体管M9与M10组成电流镜，所以晶体管M10的电流也是2KIb。该电流经由晶体管M8对输出端点Vout的负载电容C充电，因此回转率SR＝2KIb/C。

图4显示图3所示传统折叠式串接放大器的变化型，其除了使用PMOS晶体管所组成的(P型)输入对41，还额外使用了NMOS晶体管所组成的(N型)输入对42。即使图4所示折叠式串接放大器的输入范围接近0-VDD，然而其回转率仍同于图3所示折叠式串接放大器，亦即SR＝2KIb/C。

鉴于上述传统折叠式串接放大器的回转率的值仍有改善的空间，因此亟需提出一种新颖的折叠式串接放大器，增强回转率以扩大折叠式串接放大器的应用范围。

由此可见，上述现有的折叠式串接放大器在方法、产品结构及使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。因此如何能创设一种新的具强化回转率的折叠式串接放大器，亦成为当前业界极需改进的目标。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有的折叠式串接放大器存在的缺陷，而提供一种新的具强化回转率的折叠式串接放大器，所要解决的技术问题是使其用以增强放大器的回转率，以减低放大器的非线性效应，非常适于实用。

本发明的另一目的在于，克服现有的折叠式串接放大器存在的缺陷，而提供一种新型结构的具强化回转率的折叠式串接放大器，所要解决的技术问题是使其在于扩大输入范围，以作为轨对轨(rail-to-rail)放大器，从而更加适于实用。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种具强化回转率的折叠式串接放大器，其中包含：折叠式串接放大电路；第一输入电路；及第二输入电路，该第二输入电路的电性相反于该第一输入电路的电性；其中，该第一输入电路借由其驱动点而连接至该折叠式串接放大电路，且该第二输入电路的驱动点连接至该第一输入电路的交叉点。