[发明专利]用于多模Gm‑C滤波器的宽调谐范围的高线性度跨导放大器

摘要

本发明公开了一种用于多模Gm‑C滤波器的宽调谐范围的高线性度跨导放大器，包括输入级、调节电路以及输出级，所述输出级还连接有共模反馈电路；所述输入级采用交叉耦合差分对结构和源级负反馈结构以优化跨导放大器的线性度，所述调节电路采用分流器结构以实现跨导放大器跨导值大范围的调节，同时在调节过程中维持相同的输入电压摆幅；所述输出级采用共源共栅结构将输出电流输出，以提高跨导放大器的输出阻抗；所述共模反馈电路用来控制输出信号的共模电平。本发明结构特点的跨导放大器具有宽的调节范围，且在调节过程中可以维持较高的线性度，提高了多模滤波器的动态范围，使其更具通用性。

主权项

一种用于多模Gm‑C滤波器的宽调谐范围的高线性度跨导放大器，包括OTA电路，所述OTA电路包括输入级、调节电路以及输出级，其特征在于，所述OTA电路连接有共模反馈电路；所述输入级采用交叉耦合差分对结构和源级负反馈结构以优化跨导放大器的线性度，所述调节电路采用分流器结构以实现跨导放大器跨导值大范围的调节，同时在调节过程中维持相同的输入电压摆幅；所述输出级采用共源共栅结构将输出电流输出，以提高跨导放大器的的输出阻抗；所述共模反馈电路用来控制输出信号的共模电平；所述输入级包括8个NMOS管、2个PMOS管和一个电阻R；所述8个NMOS管分别记作NMOS管M1a、NMOS管M1b、NMOS管M2a、NMOS管M2b、NMOS管M3a、NMOS管M3b、NMOS管M4a和NMOS管M4b，所述2个PMOS管分别记作PMOS管M5a和PMOS管M5b；所述调节电路包括3个PMOS管分别记作PMOS管M10a、PMOS管M10b和PMOS管M11；所述输出级包括4个NMOS管和4个PMOS管，其中，4个NMOS管分别记作NMOS管M6a、NMOS管M6b、NMOS管M7a和NMOS管M7b，4个PMOS管分别记作PMOS管M8a、PMOS管M8b、PMOS管M9a和PMOS管M9b；上述输入级、调节电路以及输出级中各器件之间的连接关系如下：PMOS管M5a、PMOS管M5b、PMOS管M9a和PMOS管M9b的源衬端以及PMOS管M8a、PMOS管M8b、PMOS管M10a、PMOS管M10b和PMOS管M11的衬端接电源电压；NMOS管M3a、NMOS管M3b、NMOS管M4a、NMOS管M4b、NMOS管M6a和NMOS管M6b的源衬端以及NMOS管M1a、NMOS管M1b、NMOS管M2a、NMOS管M2b、NMOS管M7a和NMOS管M7b的衬端接地；NMOS管M1a和NMOS管M2a的栅端接入电压V_in，作为OTA电路负的输入端，NMOS管M1b和NMOS管M2b的栅端接入电压V_ip，作为OTA电路正的输入端；NMOS管M3a、NMOS管M3b、NMOS管M4a和NMOS管M4b的栅端相连后接到偏置电压V_b1；NMOS管M3a和NMOS管M3b的漏端与NMOS管M1a和NMOS管M1b的源端相连，NMOS管M4a的漏端与NMOS管M2a的源端相连，NMOS管M4b的漏端与NMOS管M2b的源端相连，电阻R连接在NMOS管M2a和NMOS管M2b的源端之间；PMOS管M5a和PMOS管M5b的栅端相连后接到偏置电压V_b3；PMOS管M10a和PMOS管M10b的栅端相连后接到调节电压V_B，PMOS管M11栅端接入调节电压V_A；PMOS管M10a的源端与PMOS管M5a、NMOS管M2a、PMOS管M11的漏端相连，PMOS管M11的源端与PMOS管M5b、NMOS管M2b、PMOS管M10b的漏端相连；PMOS管M9a和PMOS管M9b的栅端相连后接到偏置电压V_b3；PMOS管M8a和PMOS管M8b的栅端相连后接到偏置电压V_b4；PMOS管M8a的源端同时与PMOS管M9a和PMOS管M10a的漏端相连，PMOS管M8b的源端同时与PMOS管M9b的漏端和PMOS管M10b的源端相连；NMOS管M6a和NMOS管M6b的栅端相连后接在由所述共模反馈电路反馈的偏置电压V_cm；NMOS管M7a和NMOS管M7b的栅端相连后接到偏置电压V_b2，NMOS管M7a的源端与NMOS管M6a的漏端相连，NMOS管M7b的源端与NMOS管M6b的漏端相连；NMOS管M7a的漏端与PMOS管M8a的漏端相连，作为OTA电路负的输出端，NMOS管M7b的漏端与PMOS管M8b的漏端相连，作为OTA电路正的输出端；OTA电路的正负输出端与所述共模反馈电路连接，所述共模反馈电路包括8个NMOS管和5个PMOS管，所述8个NMOS管分别记作NMOS管M12a、NMOS管M12b、NMOS管M13a、NMOS管M13b、NMOS管M14a、NMOS管M14b、NMOS管M18和NMOS管M19；所述5个PMOS管分别记作PMOS管M16a、PMOS管M16b、PMOS管M17a、PMOS管M17b和PMOS管M15；PMOS管M17a、PMOS管M17b和PMOS管M15的源衬端以及PMOS管M16a和PMOS管M16b的衬端接电源电压；NMOS管M14a、NMOS管M14b和NMOS管M19的源衬端以及NMOS管M12a、NMOS管M12b、NMOS管M13a、NMOS管M13b和NMOS管M18的衬端接地；NMOS管M12a的栅端接到OTA电路负的输出端，作为共模反馈电路负的输入端，NMOS管M12b的栅端接到OTA电路正的输出端，作为共模反馈电路正的输入端；NMOS管M13a和NMOS管M13b栅端相连后，接到参考电压V_ref，NMOS管M14a和NMOS管M14b栅端相连后接到偏置电压V_b1，NMOS管M14a的漏端同时与NMOS管M12a、NMOS管M13a的源端相连，NMOS管M14b的漏端同时与NMOS管M12b和NMOS管M13b的源端相连；PMOS管M15栅端和漏端相连，形成自偏置，且与NMOS管M13a和NMOS管M13b的漏端相连；PMOS管M16a和PMOS管M16b的栅端相连，接入偏置电压V_b4；PMOS管M17a和PMOS管M17b栅端均与PMOS管M16a的漏端相连；PMOS管M17a的漏端与PMOS管M16a的源端相连，PMOS管M17b的漏端与PMOS管M16b的源端相连；NMOS管M18的栅端接入偏置电压V_b2，NMOS管M18的漏端与PMOS管M16b的漏端相连，NMOS管M19的漏端与NMOS管M18的源端相连，NMOS管M18的漏端接入到NMOS管M19的栅端，并作为反馈电压反馈到跨导放大器的PMOS管M16a和PMOS管M16b的栅端。