[发明专利]基于纳米MOS器件的低电压低功耗放大器

摘要

本发明公开了属于模拟集成电路领域的一种基于纳米MOS器件的低电压低功耗放大器。随着集成电路工艺的发展，基于纳米MOS器件的模拟电路设计成为新的挑战和研究重点。本发明放大器包括四个PMOS管组成的全差分输入级，该输入级将输入电压信号转换成电流信号；两组电流镜组成的电流回收级；一组电流镜组成的低压轨到轨输出级，该输出级提供输出阻抗，输出级的电流源管采用差转单模式，放大器为单端输出。本发明的基于纳米MOS器件的低电压低功耗放大器在不增加直流电流和版图面积的情况下，实现了至少准确提高3倍带宽的能力，同时相应的提高了低频增益和大信号摆率。该放大器电路适用于纳米MOS器件电路的低压环境，可提供大带宽大输出摆幅。

主权项

一种基于纳米MOS器件的低电压低功耗放大器，其特征在于，包括：全差分输入级，所述全差分输入级由M1a，M1b，M2a，M2b四个PMOS管组成；电流回收级，所述电流回收级由两个电流镜组成：由NMOS管M3b和M3c组成第一电流镜，由NMOS管M4b和M4c组成第二电流镜；轨到轨输出级，所述轨到轨输出级由一个电流镜M7和M8组成，其中，所述基于纳米MOS器件的低电压低功耗放大器采用标准CMOS电流源偏置，输入级由PMOS管M9和偏置电压Vb偏置，输出级由电流镜M7和M8进行偏置，所述基于纳米MOS器件的低电压低功耗放大器的正向输入信号，通过PMOS管M2a转换成向上的小信号电流，同时，负向输入信号通过PMOS管M1b转换成向下的小信号电流，所述向下的小信号电流通过M4b和M4c组成的第二电流镜进行第一次放大，所述放大信号与PMOS管M2a形成的向上的小信号电流反向叠加，相加成的小信号电流通过由NMOS管M4a和M6组成的电流镜，并且由此电流镜进行第二次放大，放大后方向向上的小信号电流进入输出端，所述基于纳米MOS器件的低电压低功耗放大器的负向输入信号，通过PMOS管M1a转换成向下的小信号电流，同时，正向输入信号通过PMOS管M2b转换成向上的小信号电流，所述向上的小信号电流通过M3b和M3c组成的第一电流镜进行第一次放大，该放大信号与PMOS管M1a形成的向下的小信号电流反向叠加，相加成的小信号电流通过由NMOS管M3a和M5组成的电流镜，并且由此电流镜进行第二次放大，从NMOS管M5出来的向下的小信号电流，通过由PMOS管M7和M8组成的输出负载电流镜复制，在输出端与另一端方向向上的小信号电流叠加。输出端电流减小，电压升高，实现放大功能。