共模反馈电路、对应信号处理电路和方法技术

在用于例如在运算放大器(运放)中使用的、包括具有差分输入端子(Vin+,Vin-)的跨导输入级(10)以及具有差分输出端子(Vout+,Vout-)的级联频率补偿(CC1,CC2)增益级(14)的共模反馈电路的实施例中，共模反馈回路(R1,R2,QA,QB,12,16)被提供为包括比较器(QA,QB)，比较器用于通过将指示在差分输出端子(Vout+,Vout-)处感测的共模电压电平(VCM)的共模感测信号(C)与参考(VREF)进行比较，来产生针对跨导输入级(10)的反馈误差信号。共模反馈回路包括转换器(R1,R2)，用于将在所述差分输出端子(Vout+,Vout-)处感测的共模电压电平(VCM)转换成馈送到所述比较器(QA,QB)的电流信号。

【技术实现步骤摘要】
共模反馈电路、对应信号处理电路和方法
本说明书涉及电子电路。一个或多个实施例可以应用于共模反馈电路以例如在差分放大器中使用。
技术介绍
运算放大器(运放)是模拟信号处理电路中有用和通用的构建块。随着逐渐降低的电源电压，运放输出信号摆幅可能经历严重的限制。增加输出摆幅的一个可能解决方案是采用全差分运放拓扑，其还改善电源噪声/干扰抑制。然而，全差分结构可以涉及额外的电路，即用于设置未由负差分反馈稳定的不同高阻抗节点处的共模电压的共模反馈(CMFB)电路。
技术实现思路
仍感到需要用于例如在差分放大器中使用的改善的共模反馈电路。一个或多个实施例具有提供这样的解决方案的目的。根据一个或多个实施例，该目的的实现归功于具有在所附权利要求中阐述的特性的共模反馈电路。一个或多个实施例可以涉及诸如运算放大器之类的对应(例如模拟)信号处理电路和对应方法。权利要求是本文中关于一个或多个实施例提供的技术公开的组成部分。一个或多个实施例可以提供共模反馈电路，其可以在高速全差分运算放大器中使用。一个或多个实施例可以提供共模反馈电路，其可以实现快速和准确的共模回路。一个或多个实施例可以诉诸于基于电流的方法，以代替基于电压的方法。一个或多个实施例可以包括低阻抗电路节点(高频极点)，从而改善CMFB回路的相位容限。附图说明仅仅通过非限制性示例的方式，现在将参照附图描述一个或多个实施例，其中：-图1是共模反馈电路的基本图；-图2是图1的基本图的可能实施方式的示例；-图3是示例实施例的电路图；-图4是示例实施例的一般化电路图；-图5至图7是示例实施例的进一步电路图；以及-图8至图11是适于包括在实施例中的特征的部分电路图示例。具体实施方式在接下来的描述中，说明了各种具体细节，其目的在于提供对实施例的各种示例的深入理解。可以在没有具体细节中的一个或多个的情况下或者利用其它方法、部件、材料等来获得实施例。在其他情况下，未详细说明或描述已知结构、材料或操作，使得不会模糊实施例的各种方面。在本说明书的框架中引用“实施例”或“一个实施例”旨在于指示联系实施例描述的特定配置、结构或特性被包括在至少一个实施例中。因此，其可以存在于本说明书的各点的诸如“在实施例中”或“在一个实施例中”之类的短语不必要指同一个实施例。而且，特定构象、结构或特性可以在一个或多个实施例中以任何适当的方式进行组合。通过非限制性示例的方式，前述内容适用于图8至图11所示的特征：尽管示出为可能适用于图3的电路拓扑，这些特征可以适用于本文中例示的其它电路拓扑中的任何一个。本文中所用的标号仅为了方便而提供，并且因此不限定保护范围或者实施例的范围。在那方面，将理解的是，贯穿图相同或相似的实体将由相同的标号来指示，而不重复对每个图的对应描述。图1是共模反馈(CMFB)电路的基本图，如例如在E.Sánchez-Sinencio和J.Silva-Martínez在2004IEEEInternationalSymposiumonCircuitsandSystems(ISCAS2004)中的“Designofcontinuous-timefiltersfrom0.1Hzto2.0GHz:Tutorialnotes”中描述的那样。在图中，Vin+和Vin-表示(差分，即“正”和“负”)输入，而Vout+和Vout-表示(差分)输出。图中不可见的负载可以连接到输出节点Vout+和Vout-。例如在误差放大器EA中，输出共模电压电平VCM通过共模检测器CMD进行感测，并且与参考电压VREF进行比较。来自误差放大器EA的所产生的误差信号然后被馈送到运放的偏压电路IBIAS，以便实现负反馈。CMFB回路可以被设计为确保频率补偿和电路稳定性。这可以改进整体设计的复杂性、其功率消耗、以及硅面积的使用量。在常规CMFB方案中还可能使(主)差分路径的频率响应降级。例如，如图2所示的那样，图1的电路布局的可能实施方式可以包括电阻器R1、R2的配对，作为执行共模电压检测(CMD)的示例方式。图2的图是宽带宽运放的示例，其依靠很简单的拓扑以便限制频率极点的数目。除了结合图1已经引入的实体，图2的图示出具有高输出阻抗的差分跨导级10，其包括由输入电压端子Vin+和Vin-驱动的(例如双极型)晶体管Q1、Q2的配对。差分跨导级10与包括四个晶体管(例如MOSFET)M1、M2、M3、M4的电流镜12耦合。来自差分跨导级10的输出A、A’被施加到包括例如以射极跟随器配置的两个(例如双极型)晶体管Q3、Q4的高输出阻抗(例如非反相)增益级14。参考VCC和VEE表示向电路提供功率馈送的电压电平；IT表示差分跨导级10的尾电流生成器，而I3和I4表示通过晶体管Q3和Q4的电流强度。在图2中例示的可能实施方式中，差分增益的频率响应可以包括两个主要贡献：-如由耦合到晶体管Q3和Q4的基极的电容CC1、CC2示意性地表示的高阻抗节点(A，A’)处的主导极点，-如由耦合到输出电压端子Vout+和Vout-的电容CL1、CL2示意性地表示的电容负载(B，B’)处的次级极点。电容器CL1、CL2可以负面影响补偿，因为随着这些电容的值增加，相位容限变得越来越小。频率响应还可以包括附加高频极点，相比于差分相位容限，其可以使CMFB相位容限(PM)降级。这些附加高频极点可以包括例如在电阻共模检测器的输出处的极点(在图2的节点C处的寄生电容)、以及误差放大器EA内的可能的进一步极点(例如对于涉及基于pnp或PMOS的误差放大器拓扑的低共模电压，这可能尤其如此)。补偿电容器CC1-CC2可以向差分和CMFB回路两者提供足够的PM。对于给定的最小PM规范而言，差分回路增益可以被过度补偿(较低的带宽、较慢的时间响应)以确保对CMFB回路的所要求的PM。因此，快速CMFB回路可以帮助避免对差分频率响应的限制。E.Sánchez-Sinencio和J.Silva-Martínez(已经引用的)公开了适于提供更快的CMFB响应的回路架构，其中共模检测(电压平均)和与参考进行比较的功能以逆序(相比于图1的布置)执行。然而，这种解决方案涉及使用线性误差放大器，因为除了共模电压分量之外，可能大的差分信号被馈送到它们的输入。反过来，线性误差放大器可以增加整体电流消耗和/或硅面积占用。US5933056A公开了目的在于通过利用“短”反馈路径来改善CMFB路径的频率响应的电路，其仍然遭受在共模检测器输出处的极点。这可能与如下事实有关：这一布置实际上依靠电压比较，而不是依靠基于电流的方法。注意，相比于标准的基于电压的拓扑，电流模式电路可以得到改善的频率响应，因为它们通常引起低阻抗节点(即高频极点)。使用电流模式方法从而可以有助于实现快速CMFB回路，如例如在US6362682B中例示的那样。在本文中描述的电路拓扑中，共模回路的反馈信号是流过电阻器的配对的电流的总和(平均)。在高增益反馈回路中，反馈信号在稳态下趋向于零，使得在这样的条件下，电阻器两端的电压降也趋向于零，并且输出共模电压可以正确地跟踪参考输入(VREF)处的电压电平。然而，如例如在US6362682B中例示的实施方式可以遭受(例如在大信号差分激励下)非线性晶体管行为，非线性晶体管行为可以影响输出共模电压本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种共模反馈电路，包括：‑跨导输入级(10)，具有差分输入端子(Vin+,Vin‑)，‑频率补偿(CC1,CC2)增益级(14)，具有差分输出端子(Vout+,)，所述增益级(14)级联到所述跨导输入级(10)，‑共模反馈回路(R1,R2,QA,QB,12,16；R1,R2,QA,QB,126；R1,R2,QA,QB,126’；R1,R2,QA,QB,QA1,QA2,16’；R1,R2,QA,QB,QC,16’)，所述共模反馈回路包括比较器(QA,QB)，所述比较器用于通过将指示在所述差分输出端子(Vout+,)处感测的共模电压电平(VCM)的共模感测信号(C)与参考(VREF)进行比较来产生用于所述跨导输入级(10)的反馈误差信号，其中所述共模反馈回路包括转换器(R1,R2)，所述转换器用于将在所述差分输出端子(Vout+,)处感测的所述共模电压电平(VCM)转换成馈送到所述比较器(QA,QB)的电流信号。

【技术特征摘要】
2014.09.09 IT TO2014A0007031.一种共模反馈电路，包括：跨导输入级，具有差分输入端子，频率补偿增益级，耦合到所述跨导输入级并且具有差分输出端子，共模反馈回路，包括比较器，所述比较器被配置用于通过将指示在所述差分输出端子处感测的共模电压电平的共模感测信号与参考电压进行比较来产生用于所述跨导输入级的反馈误差信号，包括转换器的所述共模反馈回路，所述转换器被配置用于将在所述差分输出端子处感测的所述共模电压电平转换成馈送到所述比较器的电流信号；所述转换器包括耦合至所述差分输出端子的共模检测器电阻器的配对，以及所述比较器包括电流放大器。2.根据权利要求1所述的共模反馈电路，还包括共源共栅电流镜，所述共源共栅电流镜具有与所述比较器耦合的第一部分以及与所述跨导输入级耦合的第二部分。3.根据权利要求1所述的共模反馈电路，还包括多输出电流镜，所述多输出电流镜具有朝向所述跨导输入级和所述比较器的相应增益。4.根据权利要求1所述的共模反馈电路，其中所述跨导输入级包括耦合至所述频率补偿增益级的输出节点，并且所述共模反馈回路的所述反馈误差信号被注入至以下项之一中：所述跨导输入级的所述输出节点，和所述跨导输入级的...

【专利技术属性】
技术研发人员：F·卡拉拉，F·托里西，F·克莱里奇，
申请(专利权)人：意法半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：意大利;IT