[发明专利]一种精确高速电压跟随电路及集成电路

说明书

本申请提供了一种精确高速电压跟随电路及集成电路。电压跟随电路包括源极输出电路、第一偏置电路和第二偏置电路。源极输出电路包括源极连接一起的第一NMOS管和第一PMOS管；第一偏置电路中，第一差分对管精确跟随输入电压，第二NMOS管的栅源电压和第一差分对管的输出电压叠加构成第一偏置电压，第二NMOS管还和第一NMOS管构成第一比例电流镜；第二偏置电路中，第二差分对管精确跟随输入电压，第二PMOS管的栅源电压和第二差分对管的输出电压叠加构成第二偏置电压，第二PMOS管还和第一PMOS管构成第二比例电流镜。电流镜的电流和MOS管宽长比匹配设置，使输出电压精确跟随输入电压、且具有很强的上拉和下拉能力，适于高速驱动负载。集成电路包括上述电压跟随电路。

技术领域

本申请涉及电子电路技术领域，尤其涉及一种精确高速电压跟随电路及集成电路。

背景技术

如图1所示，在典型的传统电压跟随电路中，Ia和Ib分别为N0、N1和N2三个NMOS管的偏置电流，Ia流过N0产生栅源电压VGS0，流过N1产生栅源电压VGS1。Ib流过N2产生栅源电压VGS2，V1＝VGS0+VGS1，则输出的VREF＝V1-VGS2＝VGS0+VGS1-VGS2。图1中N0和N1一般为普通的NMOS管；N2一般为native的NMOS管，native的NMOS管的阈值电压Vth一般很小或为负值。栅源电压可根据公式1计算：

其中I为流过NMOS管的电流，W/L为NMOS管的宽长比，μ为电子迁移率，cox为NMOS管的栅极单位面积的电容值。μ和Vth受工艺角和温度的影响较大，并且当VREF驱动不同的负载时，流过N2的电流变化会根据负载的不同而发生很大的变化，因此VREF受电流和温度工艺角以及负载等的影响很大，输出VREF会有很大的变化，不能输出精确的电压值。

另外VREF驱动负载时只能提供很强的上拉能力，不能提供很强的下拉能力，因为Ib是固定的，为了静态功耗的需要，一般取值很小，不能用于高速驱动。因此图1中传统的电压跟随电路具有输出不准确且不能用于快速驱动电路的不足之处。

发明内容

针对现有技术存在的以上缺陷，本申请提供了一种输出电压准确跟随输入电压、且适用于高速驱动的精确高速电压跟随电路，及基于上述精确高速电压跟随电路的集成电路。

为了实现上述目的，本申请提供了以下技术方案。

一种精确高速电压跟随电路，包括：源极输出电路，包括源极连接的第一NMOS管和第一PMOS管，所述第一NMOS管的漏极连接至VDD，所述第一PMOS管的漏极接地；第一偏置电路，输入端连接至输入电压、输出端连接至所述第一NMOS管的栅极以提供随所述输入电压变化的第一偏置电压；第二偏置电路，输入端连接至所述输入电压、输出端连接至所述第一PMOS管的栅极以提供随所述输入电压变化的第二偏置电压；在正常工作状态，所述第一NMOS管的栅源电压补偿所述第一偏置电压和所述输入电压的差值，所述第一PMOS管的栅源电压补偿所述第二偏置电压和所述输入电压的差值，使所述源极输出电路的输出电压精确跟随所述输入电压。

源极输出电路用NMOS管作为上管、PMOS管作为下管，使输出级同时具有很强的上拉能力和下拉能力；第一偏置电压和第二偏置电压为源极输出电路的两个MOS管提供静态偏置，并随着输入电压的变化同升同降，经源极输出电路的两个MOS管的栅源电压补偿后使输出电压精确跟随输入电压。

在一些实施方式中，所述第一偏置电路包括第一差分对管和第二NMOS管，所述第一差分对管对所述输入电压实现精确跟随，所述第二NMOS管的栅源电压和所述第一差分对管的输出电压叠加构成所述第一偏置电压，所述第二NMOS管还和所述第一NMOS管构成第一比例电流镜；所述第二偏置电路包括第二差分对管和第二PMOS管，所述第二差分对管对所述输入电压实现精确跟随，所述第二PMOS管的栅源电压和所述第二差分对管的输出电压叠加构成所述第二偏置电压，所述第二PMOS管还和所述第一PMOS管构成第二比例电流镜。