放大器装置制造方法及图纸

提供了一种放大器装置，该放大器装置包括：第一差分级(DS1)，包括具有第一阈值电压(Vthl)的至少两个晶体管(M1，M1')；至少第二差分级(DS2)，包括具有与第一阈值电压不同的第二阈值电压的至少两个晶体管(M3，M3')。第一差分级和第二差分级(DS1，DS2)的晶体管中的至少一个分别具有共同耦接至放大器装置的输入的控制输入，第一差分级的至少一个晶体管(M1)和第二差分级的一个晶体管(M3)布置在共同电流路径中，该共同电流路径耦接至放大器装置的输出。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本申请涉及一种放大器装置。例如运算放大器的放大器装置目前用在广泛的应用领域中。运算放大器当在集成电路中被实现时通常包括晶体管的一个或多个差分对。差分对的噪声功率在很大程度上取决于所使用的电流。即，噪声水平越低，则需要越多的电流。然而，尤其是在当今的针对移动设备中的低功率放大器的不断增长的市场中，需要可以集成在半导体设备中并且实现减小的电流消耗与提高的噪声性能二者的放大器。因此，本申请的目的是提供一种如下的放大器装置：该放大器装置在给定的噪声要求的情况下提供较小的功耗，或者在给定的功耗的情况下提供提高的噪声性能，或者在给定的噪声要求的情况下提供较小的功耗并且在给定的功耗的情况下提供提高的噪声性能。该目的是通过根据权利要求1所述的放大器装置来解决。在从属权利要求中呈现了另外的实施例。根据实施例，一种放大器装置包括：第一差分级，包括具有第一阈值电压的至少两个晶体管；至少第二差分级，包括具有与第一阈值电压不同的第二阈值电压的至少两个晶体管，第一差分级和第二差分级的晶体管中的至少一个分别具有共同地耦接至放大器装置的输入的控制输入，第一差分级的至少一个晶体管和第二差分级的一个晶体管布置成在共同电流路径中，该共同电流路径耦接至放大器装置的输出。由于至少两个差分级使用具有不同阈值电压的晶体管，所以这两个放大器的共模电压可以是相同的。因此，可以将相同的输入信号施加至这两个差分级，而不修改任一差分级的共模电平。这进而考虑设计以下放大器，其在相同的噪声性能下具有低得多的功率消耗，或者在相同水平的功耗下具有好得多的噪声性能，或者在相同的噪声性能下具有低得多的功耗并且在相同水平的功耗下具有好得多的噪声性能。由于第一差分级和第二差分级的至少一个晶体管分别布置成在共同电流路径中，所以电流被复用并且考虑到在相同的噪声性能下的期望的较低功耗。优选地，第二差分级的晶体管的阈值电压低于第一差分级的晶体管的阈值电压。阈值电压之差优选地大于第一差分级的晶体管的饱和电压。例如，阈值电压之间的差可以在100mV与200mV之间的区间中。根据实施例，放大器装置的输入包括具有两个端子的差分输入。这些端子中的一个端子耦接至第一差分级的至少一个晶体管的控制输入并且耦接至第二差分级的至少一个晶体管的控制输入。差分输入端子中的第二端子耦接至第一差分级的至少另一晶体管的控制输入并耦接至第二差分级的至少另一晶体管的控制输入。可以使至少两个差分级的差分输入并联连接至放大器装置的差分输入。根据本原理，不必对差分级的输入中的一个或二者进行共模调整。在另一实施例中，第一差分级的两个晶体管具有共同源极节点，并且第二差分级的两个晶体管具有共同源极节点。因此，分别形成了典型的差分级。然而，根据本原理，这种基本的差分对仅是实现差分级的一种方式。形成差分级的其他方式在本领域技术人员的认识范围内。在另一实施例中，第二差分级的两个晶体管的共同源极节点耦接至第一差分级的晶体管中的一个晶体管的漏极端子。第二差分级包括具有共同源极节点的另外的晶体管对，该共同源极节点耦接至第一差分级的晶体管中的另一晶体管的漏极端子，从而形成级联结构。该级联结构是实现第一差分级和第二差分级的电流复用原理的一种方式。当然，进一步将级联原理扩展至代替上面所呈现的两级级联结构的三级级联结构也在本申请的范围内。在一个实施例中，涉及第一差分级和至少第二差分级的共同电流路径还可以包括负载。负载例如可以包括电阻器、电流源、电流镜(currentmirror)和/或级联晶体管。在另一实施例中，可以以互补形式来对称地实现以上所呈现的放大器装置的完整结构。术语“互补”是指所使用的晶体管的导电类型。同样地，该装置还包括互补的第一差分级，互补的第一差分级包括与第一差分级的晶体管相比具有相反导电类型的至少两个晶体管，并且该装置包括至少互补的第二差分级，所述互补的第二差分级包括与第二差分级的晶体管相比具有相反导电类型的至少两个晶体管。通过这样做，可以进一步减小噪声功率。在这种情况下，上面提到的电流路径还可以包括互补的第一差分级的至少一个晶体管以及互补的第二差分级的至少一个晶体管。优选地，形成多于一个这样的共同电流路径。根据所呈现的原理，并非所涉及的差分级的晶体管的每个控制端子均都可以连接至放大器装置的输入。可替选地，第一差分级和/或第二差分级的至少一个晶体管的至少一个控制输入可以连接至恒定偏置电压。放大器装置可以由金属氧化物半导体晶体管类型或其他场效应晶体管类型的晶体管来构成。可替选地，可以使用双极晶体管来实现晶体管中的至少一些晶体管(例如，第一差分级的那些晶体管)，并且例如使用金属氧化物半导体晶体管来构建第二差分级和另外的第二差分级，如果存在的话。第一差分级和第二差分级的晶体管的不同阈值电压分别可以以许多不同方式中的至少一种方式来实现。这样做的一种方式是通过第一差分级的晶体管的栅氧化层(gateoxide)的第一厚度来限定第一阈值电压。第二阈值电压是通过第二差分级的晶体管的栅氧化层的第二厚度来限定的，其中，第一厚度与第二厚度不同。替选地或附加地，可以对晶体管使用不同的掺杂(doping)以便实现晶体管的不同阈值电压。另外，替选地或附加地，阈值电压可以由晶体管的不同的体电压来限定。也可以使用具有浮置栅极(floatinggate)的双栅晶体管来实现差分阈值电压。将使用示例性示意图、通过若干个实施例来进一步解释和说明本放大器装置。图1示出了本原理的示例性实施例，图2示出了基于图1的示例性实施例的互补的示例性实施例，图3示出了向图2的实施例添加第三差分级的另一示例，图4示出了作为级联三个差分对的简化版本的另外的实施例，图5示出了使用用于提供放大器的输出的电流镜的实施例，以及图6示出了使用BiCMOS技术的实施例。图1示出了根据本原理的放大器装置的实施例的第一示例。放大器装置包括第一差分级DS1。第一差分级包括两个MOS晶体管M1、M1'，这两个MOS晶体管M1、M1'的源极节点直接连接在一起并且经由电流源ID连接至地电位。电流源ID向两个晶体管M1、M1'提供漏极电流。每个晶体管M1、M1'具有控制输入，即，在这种情况下为各自的栅极端子。第一差分级的各个晶体管的两个栅极端子形成差分输入，在该差分输入处可以施加差分输入信号+VIN1、-VIN1。更进一步地，放大器装置包括第二差分级。第二差分级DS2包括两个晶体管对。每个晶体管对包括形成各自的差分对的两个晶体管M3、M3'本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种放大器装置，包括：‑第一差分级(DS1)，包括具有第一阈值电压(Vth1)的至少两个晶体管(M1，M1')，‑至少第二差分级(DS2)，包括具有与所述第一阈值电压(Vth1)不同的第二阈值电压(Vth3)的至少两个晶体管(M3，M3')，‑所述第一差分级和所述第二差分级(DS1，DS2)的晶体管中的至少一个(M1，M3)分别具有共同耦接至所述放大器装置的输入的控制输入，‑所述第一差分级(DS1)的至少一个晶体管(M1)和所述第二差分级(DS2)的一个晶体管(M3)布置在共同电流路径中，所述共同电流路径耦接至所述放大器装置的输出。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.11.28 EP 13194933.11.一种放大器装置，包括：
-第一差分级(DS1)，包括具有第一阈值电压(Vth1)的至少两个晶体管(M1，M1')，
-至少第二差分级(DS2)，包括具有与所述第一阈值电压(Vth1)不同的第二阈值电压
(Vth3)的至少两个晶体管(M3，M3')，
-所述第一差分级和所述第二差分级(DS1，DS2)的晶体管中的至少一个(M1，M3)分别具
有共同耦接至所述放大器装置的输入的控制输入，
-所述第一差分级(DS1)的至少一个晶体管(M1)和所述第二差分级(DS2)的一个晶体管
(M3)布置在共同电流路径中，所述共同电流路径耦接至所述放大器装置的输出。
2.根据权利要求1所述的放大器装置，所述放大器装置的输入包括具有两个端子的差
分输入，所述两个端子中的第一端子耦接至所述第一差分级(DS1)的至少一个晶体管(M1)
的控制输入并耦接至所述第二差分级(DS2)的至少一个晶体管(M3)的控制输入，以及所述
差分输入端子中的第二端子耦接至所述第一差分级(DS1)的至少另一晶体管的控制输入并
耦接至所述第二差分级(DS3)的至少另一晶体管的控制输入。
3.根据权利要求1或2所述的放大器装置，其中，所述第一差分级(DS1)的两个晶体管
(M1，M1')具有共同源极节点，并且其中，所述第二差分级(DS2)的两个晶体管(M3，M3')具有
共同源极节点。
4.根据权利要求3所述的放大器装置，其中，所述第二差分级(DS2)的两个晶体管(M3，
M3')的共同源极节点耦接至所述第一差分级(DS1)的晶体管中的一个晶体管(M1)的漏极端
子，并且其中，所述第二差分级包括具有共同源极节点的另外的晶体管对，所述共同源极节
点耦接至所述第一差分级的晶体管中的另一个晶体管(M1')的漏极端子，从而形成级联结
构。
5.根据权利要求1至4中的一项所述的放大器装置，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：安德烈亚斯·菲齐，
申请(专利权)人：ams有限公司，
类型：发明
国别省市：奥地利;AT