[发明专利]单级AB类运算跨导放大器及模拟电路

说明书

本发明提供了一种单级AB类运算跨导放大器及模拟电路，涉及放大器技术领域，包括：AB类输入级包括翻转电压跟随器和输入差分对；AB类交叉自偏置输出级包括第一非线性电流镜、第二非线性电流镜和交叉自偏置电路；翻转电压跟随器的两个输出端分别通过第一电压保持节点、第二电压保持节点与输入差分对连接；输入差分对的两个输入端连接输入信号Vin+和Vin‑，与第一非线性电流镜交叉连接；第一非线性电流镜的两个输出端分别与交叉自偏置电路的两个输入端交叉连接；交叉自偏置电路的两个输出端连接放大器输出端Vo+和Vo‑；第二非线性电流镜与交叉自偏置电路连接。本发明可以使放大器压摆率有效增大且最大输出电流不受限制。

技术领域

本发明涉及放大器技术领域，尤其是涉及一种单级AB类运算跨导放大器及模拟电路。

背景技术

在低电压低功耗开关电容电路中，尤其是驱动大电容负载时，对高摆率和大带宽的运算跨导放大器的需求越来越多。传统的折叠共源共栅放大器因工作在A类，其电流效率较低。传统的折叠共源共栅放大器的电路结构如图1所示。输入电压从输入差分对管M1和M1N的栅级进入，转化为漏极输出电流，然后在共栅管M4和M4N的源级将输入电流传输到输出端，产生输出电压信号。M5、M6和M5N、M6N分别为电流源负载。为了提高运算跨导放大器的电流效率需要对传统的折叠共源共栅放大器进行改进，从而提出了电流回收技术。

传统的电流回收技术可以提高运放的电流效率，但是电流回收技术的最大输出电流受输入差分对的尾电流限制，导致压摆率只能线性增加。其次，传统输出级结构中，共栅晶体管被恒定电压偏置，因而可实现的最大输出电流受到限制，尤其在低电压应用中。因此，传统的电流回收折叠共源共栅放大器有以下不足：压摆率只能线性增加且可实现的最大输出电流受限。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种单级AB类运算跨导放大器及模拟电路，以使放大器的压摆率有效增大且最大输出电流不受限制。

第一方面，本发明实施例提供了一种单级AB类运算跨导放大器，包括：AB类输入级和AB类交叉自偏置输出级；AB类输入级包括翻转电压跟随器和输入差分对；AB类交叉自偏置输出级包括第一非线性电流镜、第二非线性电流镜和交叉自偏置电路；翻转电压跟随器的两个输出端分别通过第一电压保持节点、第二电压保持节点与输入差分对连接，用于向输入差分对提供偏置电流；输入差分对的两个输入端分别连接输入信号Vin+和Vin-，并与第一非线性电流镜交叉连接，用于向第一非线性电流镜输入电流；第一非线性电流镜的两个输出端分别与交叉自偏置电路的两个输入端交叉连接，用于向交叉自偏置电路输入放大后的电流；交叉自偏置电路的两个输出端分别连接放大器的两个输出端Vo+和Vo-，用于输出放大后的电流；第二非线性电流镜与交叉自偏置电路连接，用于回收电流。

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：晶体管M8、M1c、M9、M8N、M1cN、M9N；晶体管M8的源极连接第一电平信号，漏极连接翻转电压跟随器的第一电压保持节点和晶体管M1c的源极，栅极连接晶体管M1c、M9的漏极；晶体管M1c的源极连接晶体管M8的漏极和翻转电压跟随器的第一电压保持节点，漏极连接晶体管M9的漏极，栅极连接输入信号Vin-；晶体管M9的源极连接第二电平信号，漏极接晶体管M1c的漏极和晶体管M8的栅极，栅极连接晶体管M9N的栅极；晶体管M8N的源极连接第一电平信号，漏极连接翻转电压跟随器的第一电压保持节点和晶体管M1cN的源极，栅极连接晶体管M1cN、M9N的漏极；晶体管M1cN的源极连接晶体管M8N的漏极和翻转电压跟随器的第二电压保持节点，漏极连接晶体管M9N的漏极，栅极连接输入信号Vin+；晶体管M9N的源极连接第二电平信号，漏极接晶体管M1cN的漏极和晶体管M8N的栅极，栅极连接晶体管M9的栅极。