[发明专利]提升差动放大器增益的装置及方法

说明书

一种提升差动放大器增益的装置及方法，该电路包含一馈入网络、一放大器、一反馈网络以及一增益提升网络。馈入网络耦接一输入信号至一中间信号，放大器以一增益因子放大中间信号藉以输出一输出信号到一负载网络。反馈网络配置成一负反馈拓扑并耦接输出信号至中间信号，且增益提升网络配置成一正反馈拓扑并耦接输出信号至中间信号。增益提升网络的阻抗约等于馈入网络和反馈网络两者并联后的阻抗值乘上将增益因子减1后的值。

技术领域

本发明涉及一种差动放大器电路，且特别涉及一种具有增益提升特性的差动放大器电路。

背景技术

本案所属技术领域中具有通常知识者均能理解本案揭露内容中关于微电子学的用语及相关基本概念，例如“差动放大器”、“正反馈”、“负反馈”、“阻抗”、“增益”、“DC(直流)增益”、“互导”、“输出电阻”、“寄生电容”及“寄生电阻”。这些用语及基本概念均为已知技术文件例如教科书“模拟CMOS集成电路设计”(作者为贝赫-拉扎维；麦格罗-希尔出版；ISBN0-07-118839-8)等所惯用，故于此将不再详细解释说明。

差动放大器接收包含第一端和第二端的输入信号并输出包含第一端和第二端的输出信号，因此，藉由设定一增益因子(gain factor)可使第一端和第二端的输出信号的差值大于第一端和第二端的输入信号的差值。差动放大器通常需要一高的增益值，然而高增益值并不容易获得。泽勒等人揭露一种提升差动放大器增益的方法(揭示于IEEE固态电路期刊，第49册，NO.7，2014年7月；刊名为“A 0.039mm²inverter-based 1.82mW 68.6dB-SNDR10MHz-BW CT-ΣΔ-ADC in 65nm CMOS”)。然而，泽勒等人的方法系使用交叉耦接闩锁器(cross-coupled latch)来提升增益，如此容易消耗功率并引致噪声，且如上述论文中之说明，该噪声量约等于由差动放大器的一个馈入网络(feed-in network)所产生的噪声量。

因此，亟需一种不会额外消耗功率且不会引致过多噪声的差动放大器增益提升电路及增益提升方法。

发明内容

本发明之一目的在于利用一正反馈增益提升网络改善差动放大器电路于低频区间由于直流增益不足而导致的不佳的频率响应。本发明之另一目的在于设置由电路输入端至输出端的直接前馈信号线，改善差动放大器电路于高频区间由于直接馈通信号从电路输入端向输出端传递导致的不佳频率响应问题。

本发明的一实施例提供一种装置，包含：一馈入网络，耦接一输入信号至一中间信号；一放大器，以一增益因子放大该中间信号藉以输出一输出信号到一负载网络；一反馈网络，配置成一负反馈拓扑并耦接该输出信号至该中间信号；以及一增益提升网络，配置成一正反馈拓扑并耦接该输出信号至该中间信号，其中该增益提升网络的阻抗约等于该馈入网络和该反馈网络两者并联后的阻抗值乘上将该增益因子减1后的值。于另一实施例中，还包含一前馈网络将输入信号耦接至输出信号，其中前馈网络的阻抗约等于馈入网络的阻抗与反馈网络的阻抗之和。

本发明的另一实施例提供一种提升差动放大器增益的方法，包含：接收一输入信号；经由一馈入网络将输入信号耦接至一中间信号；以一增益因子放大中间信号以产生一输出信号；经由配置成负反馈拓扑的一反馈网络将输出信号耦接到中间信号；以及经由配置成正反馈拓扑的一增益提升网络将输出信号耦接到中间信号，其中增益提升网络的阻抗约等于馈入网络和反馈网络两者并联后的阻抗值乘上将增益因子减1后的值。于另一实施例，上述方法还包含经由一前馈网络将输入信号耦接至输出信号的步骤，其中前馈网络的阻抗约等于馈入网络的阻抗与反馈网络的阻抗之和。

附图说明

图1显示本发明一实施例的电路图。

图2A显示去除图1的电路中的正反馈增益提升电路及前馈电路所获得的频率响应图。

图2B显示具有图1的电路中的正反馈增益提升电路及前馈电路所获得的频率响应图。