[发明专利]自偏置轨到轨恒定跨导放大器

说明书

本发明涉及模拟集成电路设计领域，为提出一种简单的自偏置恒定跨导轨到轨放大器，明显降低电路的复杂度和功耗。本发明采用的技术方案是，自偏置轨到轨恒定跨导放大器，由偏置电路，电平移位控制的互补差分对，折叠式共源共栅求和电路和class‑AB输出级组成；所述偏置电路由电流源Iref，NMOS管Mn0，Mn1，PMOS管Mp1组成，电流源Iref的上端接电源vdd，下端接Mn0的漏端，Mn0的栅漏相接,Mn0管的源端接地，Mn1管的栅端与Mn0管的栅端相连，Mn1管的源端接地，Mn1管的漏端接Mp1管的漏端；Mp1管的栅漏连接，Mp1管的源端接电源。本发明主要应用于模拟集成电路设计制造场合。

技术领域

本发明涉及模拟集成电路设计领域，具体讲,涉及自偏置轨到轨恒定跨导放大器。

背景技术

当运算放大器用作缓冲器时，需要与输入信号范围同样大的共模输入范围。这时就需要轨到轨输入运算放大器来获得大的动态范围。轨到轨运算放大器的共模输入范围从地电平到正电源电压轨。如图1(a)所示，它的输入级由一对NMOS差分对和PMOS管差分对组成。当共模电压靠近地电平时，PMOS管导通，NMOS管截止；当共模电压靠近电源电压时，NMOS管导通，PMOS管截止。当共模电压处于电源电压和地电压之间时，NMOS差分输入对和PMOS差分输入对都导通。如图1(b)所示，该轨到轨放大器Vcm变化时跨导gm的变化范围非常大，因此造成频率补偿困难,增益及单位增益带宽变化大,电路在高频段的性能严重不稳定。而传统的恒定跨导轨到轨运算放大器由于需要额外的控制电路以及偏置电路，会使运放的面积和功耗很大。

本发明提出了一种利用二极管连接的MOS管作为电平转移电路，如图2所示，通过使NMOS差分对与PMOS差分对分别平移一定的电压从而使二者的跨导上升区间重合，进而使跨导之和保持恒定。此外，本发明提出了一种自偏置技术，仅利用两个额外的MOS管即可确保运放中间级的偏置，显著降低了运放的面积和功耗。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明旨在提出一种简单的自偏置恒定跨导轨到轨放大器，明显降低电路的复杂度和功耗。本发明采用的技术方案是，自偏置轨到轨恒定跨导放大器，由偏置电路，电平移位控制的互补差分对，折叠式共源共栅求和电路和class-AB输出级组成；

所述偏置电路由电流源Iref，NMOS管Mn0，Mn1，PMOS管Mp1组成，电流源Iref的上端接电源vdd，下端接Mn0的漏端，Mn0的栅漏相接,Mn0管的源端接地，Mn1管的栅端与Mn0管的栅端相连，Mn1管的源端接地，Mn1管的漏端接Mp1管的漏端；Mp1管的栅漏连接，Mp1管的源端接电源；

所述电平移位控制的互补差分对由NMOS Mn2～Mn5和PMOS Mp2～Mp5组成，Mn2的栅端与Mn0，Mn1的栅端相连，构成电流镜结构，Mn2的源端接地，漏端接Mn3的源端；Mn3的栅漏相连；Mn4与Mn5的源端接Mn3的漏端；Mp4的栅端与Mn4的栅端相连，作为运放的负输入端；Mp5的栅端与Mn5的栅端相连，作为运放的正输入端，Mp2的栅端与Mp1的栅端相连，构成电流镜结构，Mp2的源端接电源，漏端接Mp3的源端；Mp3的栅漏相连；Mp4与Mp5的源端接Mp3的漏端；Mn4与Mn5构成NMOS差分对，Mp4与Mp5构成PMOS差分对；