[发明专利]一种输出共模电压恒定的全差分轨到轨放大器的设计

摘要

本发明提出了一种输出共模电压恒定的全差分轨到轨放大器，其引入了输出共模电压反馈，可以解决由工艺失调等原因引起的输出共模电压不稳定的问题。所述放大器包括轨到轨输入级、共模反馈电路、电流运算中间电路、轨到轨输出级以及偏置电路五部分。所述共模反馈电路作用是接收输出共模电压，基于负反馈原理输出电压信号到电流运算中间电路。所述电流运算中间电路使得无论输入共模电压的高低，输出共模电压始终恒定。所述轨到轨放大器具有以下优点一.输出共模电压恒定，不受输入共模电压的影响而改变；二.实现输入和输出均是全差分，并且是轨到轨；三.静态工作电流小，功耗低。

主权项

一种输出共模电压恒定的全差分轨到轨放大器，其包括轨到轨输入级、共模反馈电路、电流运算中间电路、轨到轨输出级以及偏置电路五部分，轨到轨输入级将输入的差分电压转化为电流信号，轨到轨输出级实现信号的轨到轨输出，偏置电路用于设置放大器工作电路的静态工作点，其特征在于，电流运算中间电路保证输出共模电压始终保持恒定，所述轨到轨输出级具有第一控制节点、第二控制节点、第三控制节点和第四控制节点和输出端；所述轨到轨输入级包括NMOS管Ml，M2组成的NMOS差分输入对，PMOS管M3，M4组成的PMOS差分输入对，其提供轨到轨输入，其中Ml和M3的栅极相连，M2和M4的栅极相连，Ml和M2的第一通路端相连，M3和M4的第二通路端相连，Ml的第二通路端连接到轨到轨输出级的第四控制节点，M2的第二通路端连接到轨到轨输出级的第三控制节点，M3的第一通路端连接到轨到轨输出级的第二控制节点，M4的第一通路端连接到轨到轨输出级的第一控制节点；所述的电流运算中间电路包括MOS管M6～M20，其中NMOS管M6，M7，M8，M9的栅极共连组成第一电流镜，NMOS管M10，M11，M13的栅极共连组成第二电流镜，NMOS管M12，M14的栅极共连组成第三电流镜，PMOS管M15，M17，M19的栅极共连组成第四电流镜，PMOS管M16，M18，M20的栅极共连组成第五电流镜，其中M6～M14的源极连接到模拟地，M15～M20的源极连接到电源电压，M6的漏极和栅极与M3和M4的第二通路端相连，M7的漏极与M1和M2的第一通路端相连，M8的漏极与M15的漏极和栅极相连，M9的漏极和M10的漏极和栅极与M16的漏极相连，M11和M12的漏极连接到轨到轨输出级的第一控制节点，M13和M14的漏极连接到轨到轨输出级的第二控制节点，M17和M18的漏极连接到轨到轨输出级的第三控制节点，M19和M20的漏极连接到轨到轨输出级的第四控制节点；M16通过偏置始终处于导通状态；当输入共模电压低于基准电压值时，Ml和M2截止，M3和M4导通，第一电流镜的M6‑M9截止，第二电流镜的M10,M11,M13导通，第四电流镜的M15，M17，M19截止；而当输入共模电压高于基准电压值时，Ml和M2导通，M3和M4截止，第一电流镜的M6‑M9导通，第二电流镜的M10，M11，M13截止，第四电流镜的M15，M17，M19导通；所述偏置电路设置成向轨到轨输出级的第一至第四控制节点提供偏置电压；所述共模反馈电路用于从轨到轨输出级的输出端接收输出共模电压VOCOM，并将其与输出基准电压值比较，基于负反馈原理输出电压信号到所述电流运算中间电路的第三电流镜的栅极。