[发明专利]电流回收型放大器及模拟电路

说明书

技术领域

本发明涉及放大器技术领域，尤其是涉及一种电流回收型放大器及模拟电路。

背景技术

随着便携式电子设备的普及，市场对低功耗模拟电路的需求也越来越迫切。目前，一种工作在饱和区的电流回收型折叠共源共栅放大器因其低功耗而得到广泛的应用，该传统的电流回收型折叠共源共栅放大器的电路结构如图1所示，其中，输入级由四个PMOS管M1a、M2a、M1b、M2b组成；中间级由两个高速电流镜组成，第一个高速电流镜包括3个NMOS管M11、M3a、M3b，第二个高速电流镜包括3个NMOS管M12、M4a、M4b，对回收电流起放大K倍的作用；输出级由NMOS管M5、M6以及PMOS管M7、M8、M9、M10组成。正相输入信号通过输入管M1a将电压信号转换成向下的电流信号，同时负向输入信号通过输入管M2b将电压信号转换成向上的回收电流信号，该回收电流通过交叉连接的电流镜M11、M3b、M3a被放大K倍，与M1a管向下的电流一起通过M5流向负向输出端。

传统电流回收型折叠共源共栅放大器存在以下不足：该传统放大器输入级的输出电流主要受偏置电路产生的偏置电流的影响，对于低功耗模拟电路环境，受功耗限制该偏置电流较小，因而导致该输出电流的大小也受到限制；其次，传统放大器只能线性放大电流，无法更大的放大电流。以上两点都导致了放大器的增益带宽积和压摆率无法达到较大的值，从而限制了可实现的最大电流效率。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种电流回收型放大器及模拟电路，以使放大器在保持低功耗的情况下使输入级的输出电流增大，并且使放大器可以成四次方倍的放大差分输入信号，从而大大提高放大器的增益带宽积和压摆率，有效提升放大器可实现的最大电流效率。

第一方面，本发明实施例提供了一种电流回收型放大器，包括：AB类输入级，与AB类输入级电连接的共模反馈中间级，与AB类输入级和共模反馈中间级分别电连接的轨到轨输出级；AB类输入级包括翻转电压跟随器、偏置电流源、第一差分输入对和第二差分输入对，用于将输入电压信号转换成电流信号提供给共模反馈中间级；偏置电流源的两个输出端分别通过第一连接点和第二连接点与翻转电压跟随器连接；翻转电压跟随器通过第三连接点与第一差分输入对连接，通过第四连接点与第二差分输入对连接；第一差分输入对的输入端连接正相输入电压Vin+；第二差分输入对的输入端连接反相输入电压Vin-；共模反馈中间级包括局部共模反馈电路，用于将电流信号放大后提供给轨到轨输出级；局部共模反馈电路通过第五连接点和第六连接点与轨到轨输出级连接；局部共模反馈电路通过第七连接点和第八连接点与AB类输入级连接；轨到轨输出级用于将放大后的电流信号转换成电压信号并输出；轨到轨输出级的输出端连接到输出电压Vout。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，翻转电压跟随器包括第一翻转电压跟随器和第二翻转电压跟随器；第一翻转电压跟随器包括晶体管M0a、M2c；第二翻转电压跟随器包括晶体管M0b、M1c；晶体管M0a的源极与第一电平信号VDD相连，漏极与第三连接点相连，栅极与第一连接点相连；晶体管M2c的源极与第三连接点相连，漏极与第一连接点相连，栅极与反相输入电压Vin-相连；晶体管M0b的源极、漏极、栅极分别与第一电平信号VDD、第四连接点、第二连接点相连；晶体管M1c的源极、漏极、栅极分别与第四连接点、第二连接点、反相输入电压Vin-相连。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，偏置电流源包括M11a和M11b；晶体管M11a和M11b的栅极都与第一电压保持节点相连；第一电压保持节点提供固定电压Vb1；晶体管M11a和M11b的源极都与第一电平信号VSS相连；晶体管M11a的漏极与第一连接点相连；晶体管M11b的漏极与第二连接点相连。

结合第一方面的第二种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，第一差分输入对包括晶体管M1a和M1b；第二差分输入对包括晶体管M2a和M2b；晶体管M1a的源极、漏极、栅极分别与第三连接点、第五连接点、正相输入电压Vin+相连；晶体管M1b的源极、漏极、栅极分别与第三连接点、第八连接点、正相输入电压Vin+相连；晶体管M2a的源极、漏极、栅极分别与第四连接点、第六连接点、反相输入电压Vin-相连；晶体管M2b的源极、漏极、栅极分别与第四连接点、第七连接点、反相输入电压Vin-相连。