[发明专利]适用于西格玛德尔塔调制器的增益增强型运算放大器

说明书

本发明涉及大规模集成电路，为提高放大器的直流增益,同时增加放大器的增益带宽积,最终实现在同等芯片面积的条件下，提高放大器的直流增益和带宽。为此,本发明采取的技术方案是，适用于西格玛德尔塔调制器的增益增强型运算放大器，由Recycling folded cascode放大级、输出电阻增强环路、跨导增强环路和共模反馈级组成；输入差模信号Vin‑和Vin+经过Recycling folded cascode放大级后，再经过输出电阻增强环路级和跨导增强环路级的交叉正反馈作用后，然后经过cascode电流镜的电流倍增作用到输出端Vout‑和Vout+。本发明主要应用于大规模集成电路设计制造。

技术领域

本发明涉及大规模集成电路，低压低功耗，sigma_delta调制器，运算放大器，具体讲，涉及适用于西格玛德尔塔调制器的增益增强型运算放大器。

背景技术

低压低功耗高增益运算放大器始终是低功耗模拟电路很活跃的研究领域。许多高增益运算放大器(例如多级运算放大器)依靠横向增加增益级数目来提高放大器的增益，这样虽然提高低频增益，但是降低了放大器的稳定性，还需要增加额外的电容来提高稳定性，于是这就增加了芯片的面积，所以这些不利于低功耗放大器的高集成度方向发展。同时更多的大电容会导致放大器的单位增益带宽积降低，这就降低了放大器的速度，更不利于放大器的高速方向发展。所以单级运算放大器就广泛应用于高速处理领域(例如：sigma_delta调制器、积分器、无线通信等设备中)。

发明内容

本发明意在弥补现有技术的不足，提高放大器的直流增益。同时增加放大器的增益带宽积。最终实现在同等芯片面积的条件下，提高放大器的直流增益和带宽。为此,本发明采取的技术方案是，适用于西格玛德尔塔调制器的增益增强型运算放大器，由Recyclingfolded cascode放大级、输出电阻增强环路、跨导增强环路和共模反馈级组成；输入差模信号Vin-和Vin+经过Recycling folded cascode放大级后，再经过输出电阻增强环路级和跨导增强环路级的交叉正反馈作用后，然后经过cascode电流镜的电流倍增作用到输出端Vout-和Vout+；同时经过共模反馈电压Vcmfb的负反馈作用维持放大器的稳定性。

Recycling folded cascode放大级包括输入跨导增强级gm1和cascode电流镜；输出电阻增强环路包括晶体管Ma1-Ma8；跨导增强环路包括晶体管Mb1-Mb8；共模反馈级包括晶体管M5-M6。

Recycling folded cascode放大级由PMOS晶体管M1a、M1b、M2a、M2b、M5、M6、M7、M8、M9、M10和NMOS晶体管M11、M12、M3a、M3b、M4a、M4b组成。输入跨导增强级gm1由PMOS晶体管M1a、M1b、M2a、M2b、Ma1、Ma3、Ma5、Ma7、Mb1、Mb3、Mb5、Mb7和NMOS晶体管Ma2、Ma4、Ma6、Ma8、Mb2、Mb4、Mb6、Mb8组成。cascode电流镜由NMOS晶体管M11、M12、M3a、M3b、M4a、M4b组成。

具体的实施电路为：所述的放大器由第一至第二十一PMOS晶体管M0a、M0b、M0c、M1a、M1b、M2a、M2b、Ma1、Ma3、Ma5、Ma7、Mb1、Mb3、Mb5、Mb7、M5、M6、M7、M8、M9、M10以及第一至第十四NMOS晶体管Ma2、Ma4、Ma6、Ma8、Mb2、Mb4、Mb6、Mb8、M11、M12、M3a、M3b、M4a、M4b共35个MOS晶体管构成；其中：