[发明专利]放大器装置

说明书

提供了一种放大器装置，该放大器装置包括：第一差分级(DS1)，包括具有第一阈值电压(Vthl)的至少两个晶体管(M1，M1')；至少第二差分级(DS2)，包括具有与第一阈值电压不同的第二阈值电压的至少两个晶体管(M3，M3')。第一差分级和第二差分级(DS1，DS2)的晶体管中的至少一个分别具有共同耦接至放大器装置的输入的控制输入，第一差分级的至少一个晶体管(M1)和第二差分级的一个晶体管(M3)布置在共同电流路径中，该共同电流路径耦接至放大器装置的输出。

本申请涉及一种放大器装置。例如运算放大器的放大器装置目前用在广泛的应用领域中。运算放大器当在集成电路中被实现时通常包括晶体管的一个或多个差分对。差分对的噪声功率在很大程度上取决于所使用的电流。即，噪声水平越低，则需要越多的电流。

然而，尤其是在当今的针对移动设备中的低功率放大器的不断增长的市场中，需要可以集成在半导体设备中并且实现减小的电流消耗与提高的噪声性能二者的放大器。

因此，本申请的目的是提供一种如下的放大器装置：该放大器装置在给定的噪声要求的情况下提供较小的功耗，或者在给定的功耗的情况下提供提高的噪声性能，或者在给定的噪声要求的情况下提供较小的功耗并且在给定的功耗的情况下提供提高的噪声性能。

该目的是通过根据权利要求1所述的放大器装置来解决。在从属权利要求中呈现了另外的实施例。

根据实施例，一种放大器装置包括：第一差分级，包括具有第一阈值电压的至少两个晶体管；至少第二差分级，包括具有与第一阈值电压不同的第二阈值电压的至少两个晶体管，第一差分级和第二差分级的晶体管中的至少一个分别具有共同地耦接至放大器装置的输入的控制输入，第一差分级的至少一个晶体管和第二差分级的一个晶体管布置成在共同电流路径中，该共同电流路径耦接至放大器装置的输出。

由于至少两个差分级使用具有不同阈值电压的晶体管，所以这两个放大器的共模电压可以是相同的。因此，可以将相同的输入信号施加至这两个差分级，而不修改任一差分级的共模电平。

这进而考虑设计以下放大器，其在相同的噪声性能下具有低得多的功率消耗，或者在相同水平的功耗下具有好得多的噪声性能，或者在相同的噪声性能下具有低得多的功耗并且在相同水平的功耗下具有好得多的噪声性能。由于第一差分级和第二差分级的至少一个晶体管分别布置成在共同电流路径中，所以电流被复用并且考虑到在相同的噪声性能下的期望的较低功耗。

优选地，第二差分级的晶体管的阈值电压低于第一差分级的晶体管的阈值电压。

阈值电压之差优选地大于第一差分级的晶体管的饱和电压。例如，阈值电压之间的差可以在100mV与200mV之间的区间中。

根据实施例，放大器装置的输入包括具有两个端子的差分输入。这些端子中的一个端子耦接至第一差分级的至少一个晶体管的控制输入并且耦接至第二差分级的至少一个晶体管的控制输入。差分输入端子中的第二端子耦接至第一差分级的至少另一晶体管的控制输入并耦接至第二差分级的至少另一晶体管的控制输入。

可以使至少两个差分级的差分输入并联连接至放大器装置的差分输入。

根据本原理，不必对差分级的输入中的一个或二者进行共模调整。

在另一实施例中，第一差分级的两个晶体管具有共同源极节点，并且第二差分级的两个晶体管具有共同源极节点。因此，分别形成了典型的差分级。然而，根据本原理，这种基本的差分对仅是实现差分级的一种方式。形成差分级的其他方式在本领域技术人员的认识范围内。

在另一实施例中，第二差分级的两个晶体管的共同源极节点耦接至第一差分级的晶体管中的一个晶体管的漏极端子。第二差分级包括具有共同源极节点的另外的晶体管对，该共同源极节点耦接至第一差分级的晶体管中的另一晶体管的漏极端子，从而形成级联结构。该级联结构是实现第一差分级和第二差分级的电流复用原理的一种方式。

当然，进一步将级联原理扩展至代替上面所呈现的两级级联结构的三级级联结构也在本申请的范围内。