一种低压低功耗跨导放大器制造技术

本实用新型专利技术涉及一种低压低功耗跨导放大器，包括共模前馈电路、伪差分输入电路和共源共栅电流镜放大电路，共模前馈电路和伪差分输入电路均接入共模电压Vin1、共模电压Vin2和输入信号，伪差分输入电路与共模前馈电路均接入恒定偏置电压源Vbias1，伪差分输入电路与共模前馈电路连接，对输入信号进行一级放大；共源共栅电流镜放大电路与伪差分输入电路连接，共源共栅电流镜放大电路接入恒定偏置电压源Vbias2，对一级放大后的信号进行二级放大；且共模前馈电路、伪差分输入电路和共源共栅电流镜放大电路均接入电源VDD。相对现有技术，本实用新型专利技术降低功耗、增加带宽、可以提高输出阻抗，简化OTA的复杂度，实现跨导倍增。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及微电子
，特别涉及一种0.5V伪差分衬底驱动技术的低压低功耗跨导放大器。
技术介绍
随着便携式电子设备的需求和晶体管特征尺寸的持续减小，给集成电路设计者带来了许多挑战：一方面，由于特征尺寸的减小，使得击穿电压和可靠性不断降低，影响器件性能。另一方面，集成度不断提高，造成功耗上升。降低功耗的最直接有效的方法是降低电源电压，未来标准CMOS工艺的集成电路工作电压将降至1V甚至更低。但是，MOSFET的阈值电压并不会随着电源电压的降低而有较为可观的下降，因此，电路电源电压的降低将受到阈值电压的限制，使得模拟集成电路在低压下应用变得十分困难。而衬底驱动技术能够完美兼容标准COMS工艺。传统的全差分放大器，这可以得到更大的摆幅，但是这种结构需要确定共模输出信号问题，一般情况下需要加入共模反馈，不但增加了电路的输出与功耗，而且引入极点与差模信号同路上的极点互相影响。所以有必要对这些问题进行改进。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种低压低功耗跨导放大器，所要解决的技术问题是：如何降低功耗、增加带宽、可以提高输出阻抗，简化OTA的复杂度，实现跨导倍增。本技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种低压低功耗跨导放大器，包括共模前馈电路、伪差分输入电路和共源共栅电流镜放大电路，所述共模前馈电路和伪差分输入电路均接入共模电压Vin1、共模电压Vin2和输入信号，所述伪差分输入电路与所述共模前馈电路均接入恒定偏置电压源Vbias1，所述伪差分输入电路与所述共模前馈电路连接，所述共模前馈电路和伪差分输入电路对输入信号进行一级放大；所述共源共栅电流镜放大电路与所述伪差分输入电路连接，所述共源共栅电流镜放大电路接入恒定偏置电压源Vbias2，所述共源共栅电流镜放大电路对一级放大后的信号进行二级放大；且所述共模前馈电路、伪差分输入电路和共源共栅电流镜放大电路均接入电源VDD。本技术的有益效果是：通过共模前馈电路能抑制共模信号，并且结构简单减少MOS管的使用数量，可以减少功耗和增加带宽；运用了伪差分电路和衬底驱动技术更加减少输入电压和功耗；采用有源共源共栅电流镜放大电路，可以提高输出阻抗，抑制共模信号；共模前馈电路、伪差分输入电路和源共源共栅电流镜放大电路在亚阈值区工作，减小静态电流，从而减小功耗，实现低压低功耗甚至超低压功耗工作。在上述技术方案的基础上，本技术还可以做如下改进。进一步，所述共模前馈电路包括PMOS管M1、PMOS管M2、NMOS管M5和NMOS管M6，所述PMOS管M1和PMOS管M2的源级均接入电源VDD，所述PMOS管M1和PMOS管M2的栅极均接入恒定偏置电压源Vbias1，所述PMOS管M1和PMOS管M2的衬底分别接入共模电压Vin1和共模电压Vin2，所述PMOS管M1和PMOS管M2的衬底还接入输入信号，所述PMOS管M1的漏级与所述NMOS管M6的漏极连接，所述PMOS管M2的漏极与所述NMOS管M5的漏极连接；所述NMOS管M5和NMOS管M6的源级均与地线GND连接，所述NMOS管M5和NMOS管M6的衬底均与地线GND连接，所述NMOS管M5和NMOS管M6的栅极均与所述伪差分输入电路连接，所述NMOS管M5的栅极与其漏极连接，所述NMOS管M6的栅极与其漏极连接。采用上述进一步方案的有益效果是：将PMOS管M1、NMOS管M2与NMOS管M5、NMOS管M6进行交叉耦合连接，抵消了共模信号，使输出差模跨导提高一倍，增加电路的增益。进一步，所述伪差分输入电路包括PMOS管M0、PMOS管M3、NMOS管M4和NMOS管M7，所述PMOS管M0和PMOS管M3的源级均接电源VDD，所述PMOS管M0和PMOS管M3的栅极均接入恒定偏置电压源Vbias1，所述PMOS管M0和PMOS管M3的衬底分别接入共模电压Vin1和共模电压Vin2，所述PMOS管M0和PMOS管M3的漏极分别与所述NMOS管M4和NMOS管M7的漏极连接；所述NMOS管M4和NMOS管M7的栅极分别与所述NMOS管M5和NMOS管M6的栅极连接，所述NMOS管M4和NMOS管M7的源级均与地线GND连接，所述NMOS管M4和NMOS管M7的衬底均与地线GND连接。采用上述进一步方案的有益效果是：NMOS管M6、NMOS管M7、NMOS管M4、NMOS管M5使电流倍增，最终实现跨导倍增。进一步，所述共源共栅电流镜放大电路包括PMOS管M8、PMOS管M9、NMOS管M10、NMOS管M11、NMOS管M12和NMOS管M13，所述PMOS管M8和PMOS管M9的源级均与电源VDD连接，所述PMOS管M8的衬底与其源级连接，所述PMOS管M9的衬底与其源级连接，所述PMOS管M8和PMOS管M9的栅极对接，所述PMOS管M8和PMOS管M9的漏极分别与所述NMOS管M10和NMOS管M11的漏极连接，所述NMOS管M10和NMOS管M11的栅极均与恒定偏置电压源Vbias2连接，所述NMOS管M10和M11的源级分别与所述NMOS管M12和NMOS管M13的漏极连接，所述NMOS管M12和NMOS管M13的源级均与地线GND连接，所述NMOS管M12和NMOS管M13的栅极分别与所述NMOS管M4和NMOS管M7的漏极连接，所述NMOS管M10、NMOS管M11、NMOS管M12和NMOS管M13的衬底均与地线GND连接；输出级Vout连接所述PMOS管M9和NMOS管M11的漏极。采用上述进一步方案的有益效果是：可以提高输出阻抗，抑制共模信号，简化OTA的复杂度。进一步，还包括电容C0，所述电容C0的两端分别与所述PMOS管M3的漏极和NMOS管M11的漏极连接。进一步，所述电源VDD、共模电压Vin1和共模电压Vin2的供电电压平均为0.5V，所述PMOS管M0、PMOS管M1、PMOS管M2、PMOS管M3、PMOS管M8和PMOS管M9均属于亚阈值导电；所述NMOS管M4、NMOS管M5、NMOS管M6、NMOS管M7、NMOS管M10、NMOS管M11、NMOS管M12和NMOS管M13均属于亚阈值导电。采用上述进一步方案的有益效果是：在亚阈值区工作，减小静态电流，从而减小功耗，实现低压低功耗甚至超低压功耗工作。进一步，所述NMOS管M6和PMOS管M9构成第一电流镜，所述NMOS管M4和NMOS管M5构成第二电流镜，所述NMOS管M6和NMOS管M7构成第三电流镜，所述第一电流镜、第二电流镜和第三电流镜的尺寸比例相同。进一步，所述PMOS管M0、PMOS管M3、PMOS管M1和PMOS管M2的尺寸相同，均为衬底输入；PMOS管M0和PMOS管M1的衬底跨导，以及PMOS管M3和PMOS管M2的衬底跨导都为gmb，且漏电流Id都相同。采用上述进一步方案的有益效果是：实现衬底驱动技术更加减少输入电压和功耗。进一步，所述NMOS管M10、NMOS管M11、NMOS管M12和NMOS管M13的尺寸相同，且所述NMOS管M10、NMOS管M11、NMOS管M12和NMOS管M13的跨导输出阻抗相同。采用上述进一步方案的有益效果是：可以提高输出阻抗，简化OTA的复杂度，重要的是能本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低压低功耗跨导放大器，其特征在于：包括共模前馈电路(1)、伪差分输入电路(2)和共源共栅电流镜放大电路(3)，所述共模前馈电路(1)和伪差分输入电路(2)均接入共模电压Vin1、共模电压Vin2和输入信号，所述伪差分输入电路(2)与所述共模前馈电路(1)均接入恒定偏置电压源Vbias1，所述伪差分输入电路(2)与所述共模前馈电路(1)连接，所述共模前馈电路(1)和伪差分输入电路(2)对输入信号进行一级放大；所述共源共栅电流镜放大电路(3)与所述伪差分输入电路(2)连接，所述共源共栅电流镜放大电路(3)接入恒定偏置电压源Vbias2，所述共源共栅电流镜放大电路(3)对一级放大后的信号进行二级放大；且所述共模前馈电路(1)、伪差分输入电路(2)和共源共栅电流镜放大电路(3)均接入电源VDD。

【技术特征摘要】
1.一种低压低功耗跨导放大器，其特征在于：包括共模前馈电路(1)、伪差分输入电路(2)和共源共栅电流镜放大电路(3)，所述共模前馈电路(1)和伪差分输入电路(2)均接入共模电压Vin1、共模电压Vin2和输入信号，所述伪差分输入电路(2)与所述共模前馈电路(1)均接入恒定偏置电压源Vbias1，所述伪差分输入电路(2)与所述共模前馈电路(1)连接，所述共模前馈电路(1)和伪差分输入电路(2)对输入信号进行一级放大；所述共源共栅电流镜放大电路(3)与所述伪差分输入电路(2)连接，所述共源共栅电流镜放大电路(3)接入恒定偏置电压源Vbias2，所述共源共栅电流镜放大电路(3)对一级放大后的信号进行二级放大；且所述共模前馈电路(1)、伪差分输入电路(2)和共源共栅电流镜放大电路(3)均接入电源VDD。2.根据权利要求1所述一种低压低功耗跨导放大器，其特征在于：所述共模前馈电路(1)包括PMOS管M1、PMOS管M2、NMOS管M5和NMOS管M6，所述PMOS管M1和PMOS管M2的源级均接入电源VDD，所述PMOS管M1和PMOS管M2的栅极均接入恒定偏置电压源Vbias1，所述PMOS管M1和PMOS管M2的衬底分别接入共模电压Vin1和共模电压Vin2，所述PMOS管M1和PMOS管M2的衬底还接入输入信号，所述PMOS管M1的漏级与所述NMOS管M6的漏极连接，所述PMOS管M2的漏极与所述NMOS管M5的漏极连接；所述NMOS管M5和NMOS管M6的源级均与地线GND连接，所述NMOS管M5和NMOS管M6的衬底均与地线GND连接，所述NMOS管M5和NMOS管M6的栅极均与所述伪差分输入电路(2)连接，所述NMOS管M5的栅极与其漏极连接，所述NMOS管M6的栅极与其漏极连接。3.根据权利要求2所述一种低压低功耗跨导放大器，其特征在于：所述伪差分输入电路(2)包括PMOS管M0、PMOS管M3、NMOS管M4和NMOS管M7，所述PMOS管M0和PMOS管M3的源级均接电源VDD，所述PMOS管M0和PMOS管M3的栅极均接入恒定偏置电压源Vbias1，所述PMOS管M0和PMOS管M3的衬底分别接入共模电压Vin1和共模电压Vin2，所述PMOS管M0和PMOS管M3的漏极分别与所述NMOS管M4和NMOS管M7的漏极连接；所述NMOS管M4和NMOS管M7的栅极分别与所述NMOS管M5和NMOS管M6的栅极连接，所述NMOS管M4和NMOS管M7的源级均与地线GND连接，所述NMOS管M4和NMOS管M7的衬底均与地线GND连接。4.根据权利要求3所述一种低压低功耗跨导放大器，其特征在于：所述共源共...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓亚彬，宋树祥，岑明灿，蔡超波，
申请(专利权)人：广西师范大学，
类型：新型
国别省市：广西;45