一种频率补偿的跨导放大器制造技术

技术编号:13328541 阅读:151 留言:0更新日期:2016-07-11 18:44
本发明专利技术提供一种频率补偿的跨导放大器,包括NMOS管M1和M2构成的跨导放大器输入级,PMOS管M3和M4构成的跨导放大器第一级有源负载,恒流源Iss构成的跨导放大器第一级尾电流源,PMOS管M5构成的跨导放大器第二级输入管,NMOS管M6构成的跨导放大器第二级恒流源,电容CL构成的跨导放大器负载电容,增益级GAIN、补偿电阻Rc和补偿电容Cc顺序串联构成的跨导放大器频率补偿网络。本发明专利技术中的频率补偿网络,能够产生一个很低频的左半平面零点,该左半平面零点能够和跨导放大器的第一非主极点形成零极点抵消,不会降低主极点频率,并能改善跨导放大器的幅频特性曲线,使得在高频处向上抬起,大大增加了单位增益带宽,保证了理想的相位裕度,明显提高跨导放大器的品质因素。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于模拟或数模混合集成电路
,具体涉及一种频率补偿的跨导放大器
技术介绍
近年来,随着集成电路设计技术的不断发展,跨导放大器越来越多的应用在模拟集成电路设计领域,在绝大多数跨导放大器的应用场合,为了使得跨导放大器获得较大的相位裕度,保证跨导放大器的稳定性,都会对跨导放大器进行频率补偿。但是,传统的针对跨导放大器的频率补偿技术,通常是通过极点分裂,在频率域内减小主极点来获得理想的相位裕度,但是减小的主极点会使得-3dB带宽降低,从而大大减低跨导放大器的单位增益带宽。或者,通过被动频率补偿技术,引入一个左半平面零点和第一个非主极点进行抵消,来获得较大的相位裕度,但被动补偿技术同时也会降低第一个非主极点的频率,传输函数的零点和极点都会受到补偿电容的影响,零极点抵消效果并不明显。因此,传统的补偿技术,很难同时满足高性能跨导放大器的各项要求。为了更详细的描述上述技术问题,先来分析两种针对跨导放大器的频率补偿技术的原理和优缺点。请参考图1所示的结构1,给出了一种传统的跨导放大器RC补偿技术原理图,补偿网络由补偿电阻Rc和补偿电容Cc串联构成,补偿电阻Rc的一端和补偿电容Cc相连,补偿电阻Rc的另一端和NMOS管M2的漏极相连,同时也和PMOS管M4的漏极相连,且这一节点也是PMOS管M5的栅极,补偿电容Cc的另一端和跨导放大器的输出端相连。本专利技术的专利技术人经过研究发现,这种补偿方法是弥勒补偿方法的一种延伸,与弥勒补偿的效果相似,这种补偿方法会在跨导放大器第一级的输出端,即NMOS管M2的漏极和PMOS管M4的漏极处产生一个大电容,通过这种补偿效果,将跨导放大器传输函数的主极点移动到低频处;同时,由于补偿电阻Rc的存在,会在跨导放大器的传输函数中,产生一个较高频率的右半平面零点或者左半平面零点,而这取决于补偿电阻Rc的大小。结构1所示补偿方法的优点是,补偿结构简单,只要合理设计补偿电阻Rc和补偿电容Cc的值,就能够使得跨导放大器获得理想的相位裕度,从而增强跨导放大器的稳定性;但是,这种补偿方法的缺点是,由于跨导放大器的主极点被移动到较低的频率,使得跨导放大器的-3dB带宽降低,从而大大降低跨导放大器的单位增益带宽。请参考图2所示的结构2,给出了一种跨导放大器被动频率补偿技术原理图,补偿网络同样由补偿电阻Rc和补偿电容Cc串联构成,补偿电阻Rc的一端和补偿电容Cc相连,和传统弥勒补偿方法的不同之处在于,补偿电阻Rc的另一端和NMOS管M1的漏极相连,且这一节点同时也是二极管连接的PMOS管M3的漏极和栅极,补偿电容Cc的另一端和NMOS管M2的漏极相连,同时也和PMOS管M4的漏极相连,且这一节点也是PMOS管M5的栅极。在结构2所示的补偿方法下,跨导放大器的传输函数可近似表示为: V o u t V i n = g m 1 g m 5 R 1 R L ( 1 + s R c C c ) ( 1 + sR L C L ) ( 1 + s C c ( α + R c ) ) - - - ( 1 ) ]]>其中,需要特别指出的是,R1表示跨导放大器第一级的输出阻抗,RL表示跨导放大器第二级的输出阻抗,系数α可表示为: α = 1 + 2 g m 3 R 1 g m 3 - - - ( 2 ) ]]>由式(1)可知,跨导放大器传输函数中存在一个左半平面零点,具体可表示为: z = - 1 R c C c - - - ( 3 ) ]]>同时,跨导放大器传输函数存在两个左半平面极点,具体可表示为: p 1 = - 1 C c ( α + R c ) - - - ( 4 ) ]]> p 2 = - 1 R L 本文档来自技高网...
一种频率补偿的跨导放大器

【技术保护点】
一种频率补偿的跨导放大器,其特征在于,包括NMOS管M1和M2构成的跨导放大器输入级,PMOS管M3和M4构成的跨导放大器第一级有源负载,恒流源Iss构成的跨导放大器第一级尾电流源,PMOS管M5构成的跨导放大器第二级输入管,NMOS管M6构成的跨导放大器第二级恒流源,电容CL构成的跨导放大器负载电容,增益级GAIN、补偿电阻Rc和补偿电容Cc顺序串联构成的跨导放大器频率补偿网络;其中,所述NMOS管M1和M2的栅极连接输入信号Vin,所述NMOS管M1和M2的源极经恒流源Iss接地,所述NMOS管M1的漏极与增益级GAIN的一端、PMOS管M3的漏极、PMOS管M3和M4的栅极连接,所述NMOS管M2的漏极与PMOS管M4的漏极和PMOS管M5的栅极连接;所述PMOS管M3、M4和M5的源极与电源电压vdd连接,所述PMOS管M5的漏极、补偿电容Cc的一端、NMOS管M6的漏极和电容CL的一端相互连接形成一个连接节点,且该连接节点为所述跨导放大器的输出端Vout,所述电容CL的另一端接地,所述NMOS管M6的源极接地,栅极连接偏置电压Vb。

【技术特征摘要】
1.一种频率补偿的跨导放大器,其特征在于,包括NMOS管
M1和M2构成的跨导放大器输入级,PMOS管M3和M4构成的跨
导放大器第一级有源负载,恒流源Iss构成的跨导放大器第一级尾电
流源,PMOS管M5构成的跨导放大器第二级输入管,NMOS管M6
构成的跨导放大器第二级恒流源,电容CL构成的跨导放大器负载电
容,增益级GAIN、补偿电阻Rc和补偿电容Cc顺序串联构成的跨导
放大器频率补偿网络;其中,
所述NMOS管M1和M2的栅极连接输入信号Vin,所述NMOS
管M1和M2的源极经恒流源Iss接地,所述NMOS管M1的漏极与
增益级GAIN的一端、PMOS管M3的漏极、PMOS管M3和M4的
栅极连接,所述NMOS管M2的漏极与PMOS管M4的漏极和PMOS
管M5的栅极连接;
所述PMOS管M3、M4和M5的源极与电源电压vdd连接,所
述PMOS管M5的漏极、补偿电容Cc的一端、NMOS管M6的漏极
和电容CL的一端相互连接形成一个连接节点,且该连接节点为所述
跨导放大器的输出端Vout,所述电容CL的另一端接地,所述NMOS
管M6的源极接地,栅极连接偏置电压Vb。
2.根据权利要求1所述的频率补偿的跨导放大器,其特征在于,
所述增益级GAIN包括NMOS管M7、NMOS管M8、阻抗R1和阻
抗R2;其中,所述NMOS管M7的栅...

【专利技术属性】
技术研发人员:徐代果胡刚毅李儒章王健安陈光炳王育新刘涛刘璐邓民明石寒夫王旭
申请(专利权)人:中国电子科技集团公司第二十四研究所
类型:发明
国别省市:重庆;85

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