[发明专利]电流反馈运算放大器

说明书

本发明涉及电流反馈运算放大器。公开了一种集成的、全差分、电流反馈跨导运算放大器电路。该电路可以被配置为类—AB、低阻抗的输入级，被变频、轨到轨的输出级跟随。在没有消耗额外直流电源情况下，为提升该放大器的开环跨导增益，在该输入级与增益增强级都使用相同的偏置电流，并且作为它的负载。该增益级可以直流或者交流耦合到放大器的输入。在直流耦合的情况，输出共模反馈回路可以被用作在该放大器中提供合适的工作电压。

优先权申请的援引并入

在提交本申请的申请数据表(ADS)予以确定的任何与所有外国或国内优先权声明的申请，在此通过37CFR1.57被援引并入。

背景技术

运算放大器是广为人知的构件。一类运算放大器被称为电压模式或者电压反馈模式运算放大器。电压反馈运算放大器在高频中具有局限性，主要涉及到输入级的饱和与后续的转换速率的限制。

发明内容

通过在运算放大器的输入级采用不同的体系结构，它接收电流而不是电压，设备的总体高频性能的较大改善得以实现。在这种情况下，该运算放大器被称为电流反馈运算放大器。

实施例可以包括输入级，包含电流镜的电流电压转换器，包含具有共射极连接的输出晶体管的输出级。缺点是，由于输出晶体管的共射极连接而导致的受限的电压输出范围。通常，电流镜只是重定向并合并从输入级流出的电流，没有任何放大。这能导致在电路中比较大的功耗。

克服了受限的输出电压范围与较大功耗的缺点的电流反馈放大器的实施例被公开。该电路具有差分输入与输出，并且可以使用CMOS或者双极型集成电路技术实现。在一个实施例中，该电路的输入是一个类—AB、低阻抗级，它的偏置电流在其增益增强级被作为负载连接以重新使用。增益增强级接收与主放大器相同的输入信号，无论是直接使用还是使用小型隔直电容，它在集成电路上不需要一个过大面积，并提供在放大器的开环跨阻抗上的改善，而无需耗费额外的电源。该运算放大器的输出部分由直接连接到输入与增益增强级的反相器组成，没有使用额外电流镜或者为了输入信号路由与提取的折叠共源共栅电流。在低电压CMOS实现中，正向偏压可用于降低输入晶体管的阈值电压。所公开的电流反馈运算放大器实施例可以在闭环结构或者更为复杂的电路中，例如集成高频滤波器，用作独立的高频放大器。

从一个方面，一种包括运算放大器的装置被公开。该运算放大器包括被配置在输入端口接收差分输入电流并产生第一电压信号的输入级。差分电流对应于在非反相输入节点的第一输入电流与反相输入节点的第二输入电流之间的差。输入级包括第一输入晶体管、第二输入晶体管、第三输入晶体管与第四输入晶体管。运算放大器还包括增益增强级，增益增强级包括第一增益增强型晶体管、第二增益增强型晶体管、第三增益增强型晶体管和第四增益增强型晶体管。第一、第三输入晶体管与第三、第四增益增强型晶体管包括第一半导体类型，并且第二、第四输入晶体管与第一、第二增益增强型晶体管包括与第二半导体类型互补的第二半导体类型。第一输入晶体管的源极、第二输入晶体管的源极、第二增益增强型晶体管的栅极、第四增益增强型晶体管的栅极被运作地耦合到非反相输入节点，第三输入晶体管的源极、第四输入晶体管的源极、第一益增强型晶体管的栅极、第三输入晶体管的源极被运作地耦合到反相器输入节点，使得增益增强型晶体管的栅极被交叉耦合到输入端口以提供与第一电压信号同相的第二电压信号。第一输入晶体管的栅极与第三输入晶体管的栅极被运作地耦合到第一输入级偏置电压，并且第二输入晶体管的栅极与第四输入晶体管的栅极被运作地耦合到第二输入级偏置电压。

该装置还包括第一尾部晶体管与第二尾部晶体管，与包括被配置为第一尾部晶体管提供电压的第一控制电路与被配置为第二尾部晶体管提供电压的第二控制电路的共模控制电路，并且其中通过本地共模负反馈，该共模控制电路被配置以控制第一与第二尾部晶体管以偏置输入级的直流工作电流。该装置还包括被配置在输入端口提供差分电压的输出级。差分电压对应于反相输出节点的第一输出电压与非反相输出节点的第二输出电压之间差。该输出级包括第一输出晶体管、第二输出晶体管、第三输出晶体管、第四输出晶体管；其中，第一、第三输出晶体管包括第一晶体管类型，并且第二、第四输出晶体管包括第二、互补晶体管类型。