[发明专利]差动放大器、接收器和电路

说明书

技术领域

本技术涉及差动放大器、接收器和电路。

背景技术

传统地，运算放大器通常包括：差动放大电路，作为用于放大并输出输入信号的差动输入级；以及源极接地电路，作为用于提供负载驱动功能并放大该信号的输出级。作为差动放大电路，具有可以输出在比高压侧电源电压和低压侧电源电压低约1V至2V的范围中的输出电压的第一配置，以及可以输出在基本上等于高压侧电源电压与低压侧电源电压之间的电压范围的范围中的输出电压的第二配置。

通常，第一配置包括P沟道MOS晶体管(以下称为PMOS)和N沟道MOS晶体管(以下称为NMOS)中的一个，并且第二配置包括PMOS和NMOS这两者(例如，PMOS的差动对和NMOS的差动对)。此外，差动输出类型对普遍的噪声电阻和输出波形的低失真有利。因此，当电力供应的范围相同时，第二配置的可接受的共用电平的范围变得比第一配置的范围更宽。相反地，当可接受的共用电平的范围相同时，与第一配置相比第二配置可以降低运算放大器的电源电压。

图9是根据第二配置的示例性运算放大器的示图，并且举例说明差动输出类型的第二配置。

运算放大器1根据输入电压Vin和xVin的输入范围具有三个运行区域。第一个是低压侧电源Vss侧上的第一运行区域，其中因为DC电平(共用电平)过低，所以断开NMOS差动对2并且运行PMOS差动对3。第二个是高压侧电源Vdd侧上的第二运行区域，其中因为DC电平(共用电平)过高，所以断开PMOS差动对3并且运行NMOS差动对2。第三个是NMOS差动对2和PMOS差动对3这两者都运行的第三运行区域。

作为第一运行区域和第二运行区域，在包含在差动放大电路中的PMOS差动对3和NMOS差动对2中的一个被断开的输入范围的情况下，负载晶体管在非饱和区域中运行。因此，存在的问题在于跨导明显减小并且运算放大器的增益减少。

例如，在第一运行区域的情况下，用于在NMOS差动对2中流动的电流变成零，并且用于在负载晶体管4p和5p中流动的电流的值变成I，其是传统值的一半。此时，负载晶体管4p和5p的偏压Pbias1是用于使得具有电流值2I的电流流动的电压值。因此，负载晶体管4p和5p的漏电压增加，并且负载晶体管4p和5p在非饱和区域中运行。通过遵循此，负载晶体管6p和7p的运行被改变为在非饱和区域中的运行。因为在非饱和区域中Gm小，所以放大器的增益减少。

另外，例如，在第二运行区域的情况下，用于在PMOS差动对3中流动的电流变成零，并且用于在负载晶体管4n和5n中流动的电流的值变成I，其是传统值的一半。此时，负载晶体管4n和5n的偏压Nbias1是用于使得具有电流值2I的电流流动的电压值。因此，负载晶体管4n和5n的漏电压增加，并且负载晶体管4n和5n在非饱和区域中运行。

通过遵循此，负载晶体管6n和7n的运行被改变为在非饱和区域中的运行。因为在非饱和区域中Gm小，所以放大器的增益减少。

作为解决该问题的技术，例如，存在单端输出配置。这个配置可以减轻增益的减少。

另外，例如，如图10所示，可以考虑通过将电平检测器布置在运算放大器处来检测输入电平并且在断开的输入级中补偿应该是最初流动的DC电流的系统。利用这个系统，负载晶体管可以继续在饱和区域中运行。

另外，例如，专利文献1指出其中电流补偿镜电路作为用于检测运算放大器的输入电平并添加已经提供的电流的反馈路径的配置。

文献列表

专利文献

专利文献1：日本专利申请特开第2010-206458号

发明内容

本发明待解决的问题

然而，利用单端输出配置，当输入靠近高压侧电源Vdd时，NMOS负载可能在非饱和区域中运行。另外，在单端输出的情况下，存在的问题在于造成噪声电阻劣化、波形失真和较低带宽的效果。

另外，用于通过将电平检测器布置在运算放大器的输入端处来检测输入电平并且在待断开的输入级中补偿应该被最初流动的DC电流的系统造成的问题在于通过将电平检测器布置在输入端处增加输入负载并且劣化信号质量。

另外，如在专利文献1中，在其中电流补偿镜电路作为用于检测运算放大器的输入电平并且添加已经提供的电流的反馈通道的配置的情况下，必须额外提供用于产生专用于电流补偿镜电路的参考电压的配置。

本技术已经解决了上述问题。本技术的目的是实现在使宽输入范围作为第二配置的同时可以解决上述问题的宽带差动放大器、接收器和电路。

解决问题的技术方案