[发明专利]提高线性度的输入缓冲器

说明书

技术领域

本发明涉及一种提高线性度的输入缓冲器。它的直接应用领域是高速高精度流水线模数转换器的模拟前端领域。

背景技术

传统的高速高精度流水线模数转换器的模拟前端中，一般包含一个采样保持放大器，用以隔离采样开关产生的噪声对输入驱动电路的影响。随着高速高精度模数转换器对对功耗的要求越来越高，为了减小功耗，目前高速高精度模数转换器大都采用无采保的模拟前端结构。在无采样保持放大器的模拟前端结构中，为了隔离采样开关产生的噪声对输入驱动电路的影响，需要输入缓冲器。

传统的输入缓冲器一般用射级跟随器或者源级跟随器来实现。图1是用射级跟随器实现的输入缓冲器，输入信号从NPN晶体管Q₁的基极输入，其发射极输出，Z_L代表负载阻抗，I代表恒流源偏置；图2是用源级跟随器实现的输入缓冲器，输入信号从NMOS管M₁的栅极输入，其源极输出，Z_L代表负载阻抗，I代表恒流源偏置。

输入缓冲器具有高的输入阻抗和低的输出阻抗，高的输入阻抗能隔离采样开关产生的噪声对输入驱动电路的影响，低的输出阻抗能降低负载阻抗非线性导致的失真。根据理论推导，输入缓冲器的失真近似由下面的公式给出：

ΔVoVo=Δgmgm1+gmZL---(1)]]>

其中，g_m代表输入器件的跨导，Z_L代表负载阻抗，从公式（1）可以看出，输入缓冲器的失真主要由输入器件跨导的变化率、跨导以及负载阻抗的大小决定。

传统的线性化提高技术，以双极NPN晶体管为例，它主要靠增大输入NPN晶体管Q₁的电流，从而增大跨导，进而降低输入器件跨导的变化率的方法来实现，但由于寄生电容是和输入信号相关的，增大输入NPN晶体管Q₁的电流，势必会增加它的尺寸，从而增加它的寄生电容，最终限制输入器件的线性度，特别是在输入信号频率较高时，传统的输入缓冲器线性度指标SFDR（无杂散动态范围）很难超过80dB，不能满足高速高精度模数转换器对线性度的要求。

发明内容

有鉴于此，本发明所要解决的技术问题在于发明一种提高线性度的输入缓冲器，以克服传统输入缓冲器的线性度不高的问题，在不增加功耗、不增加寄生电容的情况下，提高输入缓冲器的线性度。

本发明解决上述技术问题所采取的技术方案在于，本发明的提高线性度的输入缓冲器包括：

作为跟随输入信号变化的NPN晶体管Q₁、为所述输入缓冲器提供恒流源偏置的NPN晶体管Q₂和NMOS管M₂、作为所述输入缓冲器的负载电容C_L、作为提高所述输入缓冲器的线性度用的复制负载电容C_RL。