[发明专利]一种低功耗高摆率高增益带宽积的全差分运算放大器

摘要

本发明公开了一种低功耗高摆率高增益带宽积的全差分运算放大器，该运放电路采用输入级电流抽取结构，利用有源电流镜部分地抽取负载管中的电流，以降低其有效电阻；同时在主运放两侧并联摆率增强电路，用来增强输出信号的摆率，且输出级应用Class‑AB输出结构。本发明先在运算放大器的输入端负载管上并联电流镜，通过调节电流镜的宽长比，达到降低跨导的效果，这样整体电路在功耗降低的条件下保持了增益带宽积满足整体调制器要求的水平；其次本发明在运算放大器上并联前馈结构，在运放处于工作状态时为负载注入补偿电流以增大使出信号的摆率，且不会消耗过多的瞬态功耗。

主权项

一种低功耗高摆率高增益带宽积的全差分运算放大器，其特征在于，包括：主运算放大单元；摆率增强单元，用于提高主运算放大器输出差分信号的摆率；共模反馈单元，用于对所述的输出差分信号进行平均放大，以向主运算放大器提供两路共模电压反馈信号cmfb1～cmfb2；所述的主运算放大器根据两路共模电压反馈信号cmfb1～cmfb2，应用电流抽取技术在低功耗的环境下对输入差分信号进行增益放大，得到所述的输出差分信号；所述的主运算放大单元包括二十一个MOS管M1～M21、四个电阻R1～R4和两个电容C1～C2；其中，MOS管M18的源极与MOS管M13的源极、MOS管M3的源极、MOS管M5的源极、MOS管M6的源极、MOS管M4的源极、MOS管M14的源极、MOS管M19的源极、MOS管M7的漏极和MOS管M8的漏极共连并接电源电压，MOS管M18的栅极与MOS管M19的栅极相连并接收共模电压反馈信号cmfb1，MOS管M18的漏极与MOS管M13的漏极、MOS管M15的漏极、MOS管M20的漏极和电容C1的一端相连并产生正极输出差分信号，MOS管M13的栅极与电阻R1的一端、MOS管M3的漏极、MOS管M5的漏极、MOS管M1的漏极和MOS管M8的栅极相连，电阻R1的另一端与MOS管M3的栅极相连，MOS管M5的栅极与MOS管M6的栅极相连并接收给定的偏置电压Vbp，MOS管M6的漏极与MOS管M4的漏极、电阻R2的一端、MOS管M14的栅极、MOS管M7的栅极和MOS管M2的漏极相连，电阻R2的另一端与MOS管M4的栅极相连，MOS管M14的漏极与MOS管M19的漏极、电容C2的一端、MOS管M16的漏极和MOS管M21的漏极相连并产生负极输出差分信号，MOS管M7的源极与MOS管M9的漏极、MOS管M11的漏极、MOS管M15的栅极和电阻R3的一端相连，电阻R3的另一端与MOS管M9的栅极相连，MOS管M11的栅极与MOS管M17的栅极和MOS管M12的栅极相连并接收给定的偏置电压Vbn，MOS管M17的漏极与MOS管M1的源极和MOS管M2的源极相连，MOS管M1的栅极接收正极输入差分信号，MOS管M2的栅极接收负极输入差分信号，MOS管M8的源极与MOS管M12的漏极、MOS管M10的漏极、MOS管M16的栅极和电阻R4的一端相连，电阻R4的另一端与MOS管M10的栅极相连，MOS管M20的栅极与MOS管M21的栅极相连并接收共模电压反馈信号cmfb2，MOS管M20的源极与电容C1的另一端、MOS管M15的源极、MOS管M9的源极、MOS管M11的源极、MOS管M17的源极、MOS管M12的源极、MOS管M10的源极、MOS管M16的源极、MOS管M21的源极和电容C2的另一端共连并接地；MOS管M18、M13、M3、M5、M6、M4、M14和M19采用PMOS管，MOS管M7、M8、M1、M2、M20、M15、M9、M11、M17、M12、M10、M16和M21采用NMOS管。