[发明专利]一种适用于宽摆幅全差分运算放大器的共模反馈电路

说明书

一种适用于宽摆幅全差分运算放大器的共模反馈电路，通过共模信号采集模块中两组并联的电阻电容对宽摆幅全差分运放的共模输出进行采集并注入到共模放大模块中与共模参考电压进行比较，在共模反馈模块中生成反馈调节信号反馈至宽摆幅全差分电路中第一级负载电流源管栅端，实现通过反馈使宽摆幅全差分电路的输出共模稳定；同时在共模前馈模块中生成前馈调节信号连接至宽摆幅全差分电路中源随器的电流源管栅端，使宽摆幅全差分电路的输出共模稳定。本发明通过引入新的前馈通路为整体共模响应电路提供额外的零点，使宽摆幅全差分运算放大器整体相位裕度性能提升且不影响共模响应增益，在不影响输出摆幅的情况下提升了宽摆幅全差分运算放大器的稳定性。

技术领域

本发明属于模拟集成电路技术领域，涉及一种通过共模反馈引入前馈通路以提高宽摆幅全差分运算放大器稳定性的共模反馈电路。

背景技术

随着集成电路领域的高速发展，工艺尺寸的不断缩小，集成电路设计与制造趋于高稳定性、高集成度以及低功耗。全差分运算放大器具有全对称的匹配结构，对于共模的抑制能力很强，因此可以满足对低噪声以及较高的输出摆幅的应用需求。由于工艺制造中器件存在失配、寄生等影响，实际测试的全差分运算放大器并不能达到理想的共模抑制比。在很多情况下，共模的变化会导致全差分运算放大器性能急剧下降，最终使全差分运算放大器不能正常工作。因此，在实际的电路设计中会加入共模反馈电路以稳定全差分运算放大器的共模信号。但在全差分运算放大器中加入共模反馈电路必然会带来额外的功耗，共模反馈电路从全差分运算放大器的输出端采集共模信号易影响全差分运算放大器的输出摆幅，同时额外电路的引入对整体电路的稳定性提出了更高的挑战。因此，设计共模反馈电路时需要考虑如何在稳定全差分运算放大器的共模信号的同时不对其他性能指标造成太大的影响。

一种传统的宽摆幅全差分放大器以及共模反馈电路如附图1所示，传统的宽摆幅全差分放大器包含第一级五管放大器101、第二级共源放大器102、第三级源随器103、密勒补偿电路104、偏置电流源105，传统的共模反馈电路是106。其中第一级五管放大器输入管M₁、M₂栅端接差分输入信号V_IP、V_IN，M₁、M₂管的漏端为第一级运算放大器输出端分别接到第二级共源放大器的输入管M₇、M₈的栅端。第二级共源放大器M₇、M₈管为第二级的信号输入管，输入管M₇、M₈的栅端分别接第一级运算放大器输出端M₁、M₂管的漏端，M₇、M₈管的漏端为第二级共源放大器的输出端，分别接到第三级源随器输入管M₉、M₁₀的栅端。第三级源跟随器输入管M₉、M₁₀的栅端分别接第二级共源放大器输出端M₇、M₈管的漏端，M₉、M₁₀管的源端为全差分运算放大器的输出端V_OP、V_ON，同时连接到共模反馈电路的输入端。共模反馈电路由两组并联的电容C_CM、电阻R_CM组成共模采集电路，全差分放大器的输出端V_OP、V_ON分别连接到一组并联的C_CM、R_CM的一端，两组并联的C_CM、R_CM另一端连接在一起接到MC₁管的栅端。输入管MC₂管的栅端接共模参考信号V_REF，MC₃管的漏端为共模反馈电路的输出端接到全差分运放M₃、M₄管的栅端。

传统的宽摆幅全差分运算放大器的差分信号的增益为式(1)所示：