[发明专利]差分放大器

说明书

技术领域

本公开内容要求于2011年11月2日提交的美国临时申请第61/554,907号“Efficient High Speed Amplifiers”以及于2012年2月22日提交的美国临时申请第61/601,912号“Efficient High Speed Amplifiers”的权益，其以引用的方式而整体结合于此。

背景技术

本文中所提供的背景技术描述是出于一般性地给出本公开内容的背景的目的。从背景技术章节所描述的工作的程度而言，本发明人的工作以及不可以另外地认定为是提交时间时的现有技术的本描述的方面并未明显地也未隐含地被承认为本公开内容的现有技术。

差分放大器通常包括一对匹配的晶体管，诸如一对匹配的双极晶体管、一对匹配的金属氧化物半导体(MOS)晶体管等。在一个示例中，差分放大器包括与电流源耦合的一对匹配的N型MOS晶体管以及两个负载部件。具体地，两个N型MOS晶体管的源极端子被耦合在一起并且被耦合至电流源。两个N型MOS晶体管的漏极端子分别被耦合至两个负载部件。差分放大器在两个N型MOS晶体管的栅极端子处接收一对差分输入，并且从两个N型MOS晶体管的漏极端子生成一对差分输出。

发明内容

本公开内容的方面提供了一种差分放大器。该差分放大器包括第一对互补晶体管、第二对互补晶体管以及电流源。第一对互补晶体管的第一控制端子耦合至差分放大器的第一输入节点，并且第一对互补晶体管的第一驱动端子耦合至差分放大器的第一输出节点以用于驱动分在。第二互补晶体管的第二控制端子耦合至差分放大器的第二输入节点，并且第二对互补晶体管的第二驱动端子耦合至差分放大器的第二输出节点。电流源被配置为维持流经第一对互补晶体管和第二对互补晶体管的基本恒定的总电流。

在一个实施例中，该电流源是第一电流源。该差分放大器进一步包括第二电流源，并且第一电流源和第二电流源分别被配置为维持来自高电压源的第一基本恒定电流以及来自低电压源的第二基本恒定电流。

根据本公开内容的一个方面，该差分放大器包括共模反馈电路，被配置为抑制第一输出节点和第二输出节点处的共模响应。在一个实施例中，共模反馈电路被配置为参照基准电压来维持第一输出节点和第二输出节点处的共模水平。在一个示例中，基准电压生成器被配置为基于二极管连接的第三对互补晶体管来生成基准电压。第三对互补晶体管具有与第一对和第二对相匹配的特性。

进一步地，在一个实施例中，基准电压生成器被配置为生成去往电压调节器的反馈信号，以使得电压调节器能够基于反馈信号来调整去往差分放大器的供电电压。在一个示例中，该电压调节器在与该差分放大器相同的集成电路(IC)芯片上。在另一个示例中，该电压调节器在包括该差分电压器的集成电路(IC)芯片的外部。

进一步地，在一个实施例中，该差分电压器包括可调整的电阻部件，被配置为调整该差分放大器的增益。

根据本公开内容的一个方面，该负载包括分别耦合至输出节点的第一电流源负载和第二电流源负载。在一个实施例中，第一电流源负载和第二电流源负载使用同一类型的晶体管。进一步地，该负载包括具有与第一电流源负载互补类型的第三电流源负载以及与第二电流源负载互补类型的第四电流源负载。

在一个实施例中，第一对互补晶体管包括第一P型金属氧化物半导体(MOS)晶体管和第一N型MOS晶体管，第一控制端子是第一P型MOS晶体管和第一N型MOS晶体管的栅极端子，并且第一驱动端子是第一P型MOS晶体管和第一N型MOS晶体管的漏极端子。第二对互补晶体管包括第二P型MOS晶体管和第二N型MOS晶体管，第二控制端子是第二P型MOS晶体管和第二N型MOS晶体管的栅极端子，并且第二驱动端子是第二P型MOS晶体管和第二N型MOS晶体管的漏极端子。

本公开内容的方面提供了一种电路。该电路包括一对互补晶体管，被配置为具有与差分放大器中的互补晶体管对相匹配的特性。进一步地，该电路包括反馈信号生成电路，被配置为基于该对互补晶体管上的电压降来生成反馈信号。该反馈信号被用于调整去往差分放大器的供电电压。

本公开内容的方面提供了另一种电路。该电路包括第一电流源负载以及与该第一电流源负载互补的第二电流源负载。第一电流源负载和第二电流源负载被配置为用作对于差分放大器中的第一对互补晶体管的负载。该电路还包括第三电流源负载和与该第三电流源负载互补的第四电流源负载。第三电流源负载和第四电流源负载被配置为用作对于差分放大器中的第二对互补晶体管的负载。