[发明专利]差分放大电路及使用该差分放大电路的流水线模数转换器

摘要

本发明实施例提供一种差分放大电路及使用该差分放大电路的流水线模数转换器。所述差分放大电路包括超源极跟随器，该超源极跟随器的输出电压严格等于其输入电压，并且还可以实现小的输出电阻，从而提高输出电压跟随输入电压的能力，该输出电压通过电阻转换为电流，由于电阻的电压系数和温度系数都很小，也就是说电阻的线性度较高，从而提高差分放大电路的线性度。 1

主权项

1.一种差分放大电路，其特征在于，所述差分放大电路包括第一电源线、第一部分和第二部分，其中，所述第一部分包括：超源极跟随器、第一N沟道金属氧化物半导体NMOS管、电阻、电容、第一开关和第二开关；所述第一部分和所述第二部分的结构相同且对称设置；其中，

所述超源极跟随器的输入端作为所述差分放大电路的第一输入端，所述超源极跟随器的输出端与所述电阻的第一端连接，所述超源极跟随器用于跟随所述第一输入端的输入信号；

所述电阻的第二端与所述第二部分的电阻的第二端连接；

所述第一NMOS管的源极经所述第二开关接地，所述第一NMOS管的栅极与所述超源极跟随器中的第二NMOS管的栅极连接，所述第一NMOS管的漏极经所述第一开关与所述第一电源线连接，所述第一NMOS管的漏极作为所述差分放大电路的第一输出端，所述第一开关的闭合与断开通过第一时钟信号控制，所述第二开关的闭合与断开通过第二时钟信号控制，所述第一时钟信号和所述第二时钟信号反相；

所述电容的第一端与所述第一NMOS管的漏极连接，所述第一电容的第二端接地。

2.根据权利要求1所述的差分放大电路，其特征在于，所述差分放大电路还包括：第二电源线；

所述第一部分的超源极跟随器包括：第一P沟道金属氧化物半导体PMOS管、所述第二NMOS管、第一电流源和第二电流源，其中，所述第一PMOS管的栅极作为所述超源极跟随器的输入端，所述第一PMOS管的源极作为所述超源极跟随器的输出端；

所述第一PMOS管的源极与所述第一电流源的输出端连接，所述第一PMOS管的漏极与所述第二电流源的输入端连接；

所述第一电流源的输入端与所述第二电源线连接；

所述第二NMOS管的栅极与所述第二电流源的输入端连接，所述第二NMOS管的漏极与所述第一PMOS管的源极连接，所述第二NMOS的源极接地；

所述第二电流源的输出端接地；

所述第二部分和所述第一部分结构相同且对称设置。

3.根据权利要求2所述的差分放大电路，其特征在于，所述第一部分还包括：

第三NMOS管，所述第三NMOS管的源极接地，所述第三NMOS管的栅极与所述第一NMOS管的栅极连接；

PMOS管电流镜，所述PMOS管电流镜的第一输入端与所述第三NMOS管的漏极连接，所述PMOS管电流镜的第二输入端与所述第二部分中所述差分放大电路的输出端连接，所述PMOS管电流镜的输出端与所述第二电源线连接；

所述第二部分与所述第一部分结构相同且对称设置。

4.根据权利要求3所述的差分放大电路，其特征在于，所述第一部分的PMOS管电流镜包括：

第二PMOS管，所述第二PMOS管的漏极和栅极短接，所述第二PMOS管的漏极作为所述PMOS管电流镜的第一输入端，所述第二PMOS管的源极作为所述PMOS管电流镜的一输出端；

第三PMOS管，所述第三PMOS管的漏极作为所述PMOS管电流镜的第二输入端，所述第三PMOS管的栅极与所述第二PMOS管的栅极连接，所述第三PMOS管的源极作为所述PMOS管电流镜的另一输出端与所述第二电源线连接；

所述第二部分和所述第一部分结构相同且对称设置。

5.根据权利要求4所述的差分放大电路，其特征在于，所述第一部分还包括：

第四NMOS管，所述第四NMOS管的源极与所述第一NMOS管的漏极连接，所述第四NMOS管的漏极与所述电容的第一端连接，所述第四NMOS管的栅极与所述第二部分中第四NMOS管的栅极连接；

第五NMOS管，所述第五NMOS管的源极与所述第三NMOS管的漏极连接，所述第五NMOS管的漏极与所述第二PMOS管的漏极连接，所述第五NMOS管的栅极与所述第四NMOS管的栅极连接；

所述第二部分与所述第一部分结构相同且对称设置。

6.根据权利要求2‑5任一项所述的差分放大电路，其特征在于，所述第一部分的超源极跟随器还包括：

第六NMOS管，所述第六NMOS管的源极与所述第二NMOS管的漏极连接，所述第六NMOS管的漏极与所述第一PMOS管的源极连接，所述第六NMOS管的栅极与所述第二部分中第六NMOS管的栅极连接；

所述第二部分和所述第一部分结构相同且对称设置。

7.根据权利要求5所述的差分放大电路，其特征在于，所述第一部分的超源极跟随器还包括：

第六NMOS管，所述第六NMOS管的源极与所述第二NMOS管的漏极连接，所述第六NMOS管的漏极与所述第一PMOS管的源极连接，所述第六NMOS管与所述第四NMOS管和所述第五NMOS管共栅极；

所述第二部分和所述第一部分结构相同且对称设置。

8.一种流水线模数转换器，其特征在于，包括：采样/保持电路、子模数转换模块、数模转换模块、减法电路、延迟及数字校正电路和如权利要求1‑7任一项所述的差分放大电路；其中，

在各级流水线结构中，所述采样/保持电路，用于跟踪或保持输入模拟信号的电平值；

在各级流水线结构中，所述子模数转换模块，用于对所述输入模拟信号进行模数转换，得到第一数字信号；从所述第一数字信号的最高位开始，取所述第一数字信号的N比特数据输出至所述延迟及数字校正电路；

在各级流水线结构中，所述数模转换模块的输入端与所述子模数转换模块的输出端连接，所述数模转换模块的输出端与所述减法电路的第一输入端连接，所述数模转换模块用于对所述子模数转换模块输出的N比特数据进行数模转换，并输出给所述减法电路；

在各级流水线结构中，所述减法电路的第二输入端与所述采样/保持电路的输出端连接，所述减法电路的输出端与所述差分放大电路的输入端连接；

在各级流水线结构中，所述差分放大电路的输出端与下一级流水线结构中采样/保持电路连接，直至最后一级流水线结构；

所述延迟及数字校正电路，用于对所述子模数转换模块输出的N比特数据进行延迟及校正，并在所述各级流水线结构输出完成后，输出所述数字信号。