[发明专利]差分信号的共模电平重置电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种差分信号的共模电平重置电路，特别针对集成电路中模块电路之间互联的电平转换。

背景技术

集成电路在近些年发展迅速，工艺制程和集成度迅速提高，集成电路的种类和数量越来越多，功能越来越强大，其中模拟电路种类和功能始终呈上升趋势。模拟集成电路中差分信号是常用的小信号处理、传输模式，利用其对成性，可以有效降低干扰。

集成电路中，差分MOS对管是常见的处理差分信号的方式，当采用NMOS和PMOS做差分对管时，最佳共模电压可能不同，另外电压/电流、高阻/低阻等不同的信号处理方式需求的共模电压也不相同，因此为了追求最佳的性能、功耗、面积等因素时，不同模块电路的差分信号的共模电压可能存在不同。

在集成电路中，当输出模块电路的共模电压与下一级输入电路要求的共模电压不一致时，一般情况不能直接级联，否则可能不能正常工作，或者出现异常功耗等问题，因此需要电平重置电路实现共模电压的转移。共模转移电路有很多种，通过二极管或者连接为二极管形式的MOS器件结合电阻都能实现电平的转移，但是其驱动能力有时不能满足下级的需要，而且电平转移以VT为基本单位，不能灵活调节任意的共模偏置电压。

有时对共模偏置电压的电平转移的要求比较苛刻，比如具备一定的隔离度、输入电阻尽可能高（达兆欧姆量级）、输出具备一定的带负载能力，同时不能出现失真，这就对电平转移电路的设计提出的较高的要求，要综合考虑线性、功耗、转换速度等特性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的以上问题，提供一种差分信号的共模电平重置电路，实现了差分信号共模电平的重置，最大限度保持了信号的差分线性，尤其适于幅度中等的差分信号的共模电平重置。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

一种差分信号的共模电平重置电路，包括依次连接的源极跟随电路、电压-电流转换电路、电流输出电路和共模重置电路。

进一步的，所述源极跟随电路采用PMOS源极串接电阻，PMOS栅极直接连接输入信号，PMOS漏极连接地、源极通过电阻连接到电源。

进一步的，所述电压-电流转换电路采用NMOS的源极跟随电路，NMOS源极通过电阻接地、漏极电路连接栅漏短接的PMOS做负载。

进一步的，所述电流输出电路采用高阻的漏极输出，MOS的栅极和与其相连的同类MOS组成电流镜电路。

进一步的，所述共模重置电路与输出级构成共模电平的负反馈电路，用两个相同的电阻获取输出级的共模电平，用PMOS差分对管实现共模电平与VREF的比较，调节电流通过栅漏短接的NMOS提供给输出级NMOS的偏置。

优选的，所述共模重置电路还具备自身的偏置电路，所述偏置电路由电阻和一组PMOS电流镜组成。

本发明的有益效果是:

1、本发明可以实现输出共模点的电平重置，达到下一级输入共模点的要求，同时保持较高的差分线性。通过PMOS管的源极跟随器电路使输入共模点提高VTH，再通过连接为跟随形式的NMOS组成电压-电流转换电路，把输入电压线性转换为电流信号，最后经过镜像电流传输到电流输出电路，电流输出电路的共模电平通过共模重置电路进行重置，最终输出电平VOUT的共模电平与VREF一致。本发明实现了差分信号共模电平的重置，最大限度保持了信号的差分线性，适于幅度中等的差分信号的共模电平重置。

2、源极跟随电路具备较好的电压跟随特性，采用PMOS做源极跟随器件，具备极高的输入电阻，增益近似为1，具备较好的线性，输出源极通过电阻连接到电源，电阻提供了正常工作的偏置和恒定的负载。电压信号从PMOS的栅极输入，同相、等幅的电压从源极输出，此源极跟随电路起两个主要功能，一是隔离作用，二是提高共模电平VT，保证下级电路正常工作。

3、电压-电流转换电路采用源极跟随的NMOS做输入，NMOS的源极电压跟随栅极电压，电压降低VT，因此NMOS的源极电压与上一级源跟随电路的输入电压Vin完全一致，这样流经源极电阻的电流就是Vin/R，实现了输入电压的电压-电流转换，线性转换的电流进入连接为电流镜输入的PMOS。

4、输出电路采用高阻的漏极输出形式，其中MOS的栅极和与其相连的同类MOS组成电流镜电路，这样上级电压-电流转换后的电流通过输出电路输出，由于下级的两个串接电阻做负载，因此在此处转换为电压信号。