一种用于两级差分放大器的连续时间共模反馈电路制造技术

本发明专利技术公开了一种用于两级差分放大器的连续时间共模反馈电路，包括两级差分放大器，用于检测所述两级差分放大器的输出共模电压的共模电压检测单元，和用于控制所述两级差分放大器的第一级电流源负载稳定在其预设的直流工作点的共模反馈控制信号产生单元；所述两级差分放大器的两个输出分别连接所述共模电压检测单元，所述共模电压检测单元的输出连接所述共模反馈控制信号产生单元，所述共模反馈控制信号产生单元的两个输出分别连接所述两级差分放大器的第一级电流源负载。本发明专利技术能够防止两级差分放大器在闭环应用中当输入共模信号出现很大的瞬态值时，该两级差分放大器出现“锁死”状态。

A continuous time common mode feedback circuit for two differential amplifier

The invention discloses a method for continuous time two stage differential amplifier common mode feedback circuit includes two differential amplifier, common mode voltage detecting unit for detecting the output common mode voltage of the two differential amplifier, and a current source for the control of the two differential amplifier in the preset DC load stability the working point of common mode feedback control signal generating unit; the two output of the two differential amplifier are respectively connected with the common mode voltage detecting unit, wherein the output common mode voltage detection unit is connected with the common mode feedback control signal generating unit, the first current source two output of the common mode feedback control signal generating unit. Connecting the two differential amplifier load. The invention can prevent the two differential amplifier from locking state when the input common mode signal has a great transient value in the closed loop application. When the input common mode signal has a great instantaneous value, the two differential amplifier has a locked state.

【技术实现步骤摘要】
一种用于两级差分放大器的连续时间共模反馈电路
本专利技术涉及模拟集成电路领域，特别涉及一种用于两级差分放大器的连续时间共模反馈电路。
技术介绍
随着两级差分放大器具有输出摆幅大、共模噪声抑制好，并且能够有效地抑制偶次项谐波失真等优点，已经得到了广泛的运用。共模反馈电路是全差分运放中不可缺少的一个关键电路，其目的是用来稳定差分放大器内部各节点的直流电平，保证晶体管均工作在饱和状态，并精确控制差分放大器的输出共模电平，使放大器的输出摆幅达到最优。共模反馈电路还有利于抑制放大器的共模波动，提高其共模抑制比。图1为采用现有共模反馈电路的两级差分放大器100示意图，见参考文献1。如图1所示，该采用现有共模反馈电路的两级差分放大器100由共模检测电路101(相当于本专利技术的共模电压检测单元201)、共模反馈控制信号产生电路102(相当于本专利技术的共模反馈控制信号产生单元202)和两级差分放大器组成，通过共模检测电路101检测到该两级差分放大器的输出共模电平(记为Vocm1，Vocm1＝(Von1+Vop1)/2)，该输出共模电压(Vocm1)与该两级差分放大器的期望输出共模电压(记为Vcm1)的差值经过共模反馈控制信号产生电路102进行放大，此处共模反馈控制信号产生电路102为一电压放大器，输入的是电压，输出的信号也是电压信号，该共模反馈控制信号产生电路102将输出的电压连接到两级差分放大器的MOS管M105、M106的栅极，通过调节MOS管M105、M106的栅极电压来稳定M105、M106的直流工作点，进而稳定MOS管M107、M108的直流工作点，最终使该输出共模电压(Vocm1)与该两级差分放大器的期望输出共模电压(Vcm1)相等。将图1所示的采用现有共模反馈电路的两级差分放大器100应用于如图3所示的两级差分放大器的闭环典型应用电路300中。对于差分信号，该应用电路300的环路包括三个反相级：第一级放大器形成的反相级，第二级放大器形成的反相级，放大器输出到输入端的反相级(输出端Vo+与输入端Vin-相连，输出端Vo-与输入端Vin+相连)，三个反相级构成负反馈，只要对电路进行合适的频率补偿，就能工作在稳定状态。对于共模信号，该应用电路300的环路包括两个环路：内部环路和外部环路，其中内部环路为一个负反馈环路，而外部环路为一个正反馈环路(见参考文献2)；正常工作时，由于内部共模反馈环路的开环增益很高，使得外部正反馈环路的开环环路增益远远小于1，整个电路能够稳定工作。而在实际应用中，如图1所示，当两级差分放大器的输入端共模信号出现很大的瞬态值时，两级差分放大器的M101、M102管关断，流过M105、M106管的电流为0，M105、M106管工作在深线性区(假设所述共模电压检测电路101还未向所述共模反馈控制信号产生电路102传送检测到的输出共模电压)，M105、M106管的漏端电压被拉到接近于地(0V)，导致M107、M108管关断，从而使两级差分放大器的输出共模电压接近电源电压VDD，如此，M111管被关断，M113管的栅极电压被拉低，进而使M105、M106管被关断，导致内部共模负反馈环路断开，使得外部正反馈环路的开环环路增益大于1，满足正反馈条件，此时即使共模信号恢复到正常，由于外部环路已形成正反馈，两级差分放大器的输出端电压将继续保持接近电源电压的状态，呈现“锁死“状态，使放大器无法正常工作。参考文献1：Jhin-FangHuang,Yen-JungLin,Kun-ChiehHuang,Ron-YiLiu.AContinuous-TimeSigma-DeltaModulatorwithaHybridLoopFilterandCapacitiveFeedforward[J].MicroelectronicsandSolidStateElectronics,2012,1(4):74-80参考文献2：池保勇.模拟集成电路与系统[M].清华大学出版社,北京,2009,第8章，pp:362。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术之不足，提供一种用于两级差分放大器的连续时间共模反馈电路，通过将检测到的输出共模电压与期望输出共模电压相减得到差值电压，转换为反馈电流，并将该反馈电流与该时刻所述共模反馈控制信号产生单元的偏置电流一起通过所述共模反馈控制信号产生单元的两个输出注入所述两级差分放大器的第一级电流源负载，控制所述两级差分放大器的第一级电流源负载稳定在其预设的直流工作点，能够防止两级差分放大器在闭环应用中当输入共模信号出现很大的瞬态值时，该两级差分放大器出现“锁死”状态。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案为：一种用于两级差分放大器的连续时间共模反馈电路，包括两级差分放大器，用于检测所述两级差分放大器的输出共模电压的共模电压检测单元，和用于控制所述两级差分放大器的第一级电流源负载稳定在其预设的直流工作点的共模反馈控制信号产生单元；所述两级差分放大器的两个输出分别连接所述共模电压检测单元，所述共模电压检测单元的输出连接所述共模反馈控制信号产生单元，所述共模反馈控制信号产生单元的两个输出分别连接所述两级差分放大器的第一级电流源负载；所述共模电压检测单元检测所述两级差分放大器的输出共模电压，并将该输出共模电压传送给所述共模反馈控制信号产生单元；所述共模反馈控制信号产生单元将接收到的输出共模电压与期望输出共模电压相减得到差值电压，将该差值电压转换为反馈电流，并将该反馈电流与该时刻所述共模反馈控制信号产生单元的偏置电流一起分别通过所述共模反馈控制信号产生单元的两个输出注入所述两级差分放大器的第一级电流源负载，控制所述两级差分放大器的第一级电流源负载稳定在其预设的直流工作点。所述共模反馈控制信号产生单元包括第一共栅极差分对MOS管和偏置电流源；所述第一共栅极差分对MOS管的两个MOS管均为PMOS管，所述第一共栅极差分对MOS管的两个源极相连并接至所述偏置电流源的输出和所述共模电压检测单元的输出；所述第一共栅极差分对MOS管的两个栅极均连接一个预设的参考电压，该参考电压等于所述期望输出共模电压减去所述第一共栅极差分对MOS管处于其预设的直流工作点时的栅源电压；所述第一共栅极差分对MOS管的两个漏极分别作为所述共模反馈控制信号产生单元的两个输出。所述偏置电流源包括一个第一PMOS管，所述第一PMOS管的源极连接所述两级差分放大器的直流电源电压、栅极连接第一偏置电压、漏极作为所述偏置电流源的输出；所述共模反馈控制信号产生单元的偏置电流为所述第一PMOS管的漏极输出电流。所述共模电压检测单元包括相同阻值的第一电阻和第二电阻，所述两级差分放大器的两个输出分别连接所述第一电阻和第二电阻的各一端，所述第一电阻和第二电阻的各另一端相连并作为所述共模电压检测单元的输出。所述第一电阻和第二电阻还各自并联有第一电容和第二电容。所述两级差分放大器还包括隔离单元，所述共模反馈控制信号产生单元的两个输出与所述两级差分放大器的第一级电流源负载之间通过所述隔离单元连接，所述隔离单元包括第二共栅极差分对MOS管；所述第二共栅极差分对MOS管的两个源极分别连接所述共模反馈控制信号产生单元的两个输出，并分别连接所述两级差分放大器的第一级放大输入差本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于两级差分放大器的连续时间共模反馈电路，其特征在于，包括两级差分放大器，用于检测所述两级差分放大器的输出共模电压的共模电压检测单元，和用于控制所述两级差分放大器的第一级电流源负载稳定在其预设的直流工作点的共模反馈控制信号产生单元；所述两级差分放大器的两个输出分别连接所述共模电压检测单元，所述共模电压检测单元的输出连接所述共模反馈控制信号产生单元，所述共模反馈控制信号产生单元的两个输出分别连接所述两级差分放大器的第一级电流源负载；所述共模电压检测单元检测所述两级差分放大器的输出共模电压，并将该输出共模电压传送给所述共模反馈控制信号产生单元；所述共模反馈控制信号产生单元将接收到的输出共模电压与期望输出共模电压相减得到差值电压，将该差值电压转换为反馈电流，并将该反馈电流与该时刻所述共模反馈控制信号产生单元的偏置电流一起分别通过所述共模反馈控制信号产生单元的两个输出注入所述两级差分放大器的第一级电流源负载，控制所述两级差分放大器的第一级电流源负载稳定在其预设的直流工作点；所述共模反馈控制信号产生单元包括第一共栅极差分对MOS管和偏置电流源；所述第一共栅极差分对MOS管的两个MOS管均为PMOS管，所述第一共栅极差分对MOS管的两个源极相连并接至所述偏置电流源的输出和所述共模电压检测单元的输出；所述第一共栅极差分对MOS管的两个栅极均连接一个预设的参考电压，该参考电压等于所述期望输出共模电压减去所述第一共栅极差分对MOS管处于其预设的直流工作点时的栅源电压；所述第一共栅极差分对MOS管的两个漏极分别作为所述共模反馈控制信号产生单元的两个输出；所述共模电压检测单元包括相同阻值的第一电阻和第二电阻，所述两级差分放大器的两个输出分别连接所述第一电阻和第二电阻的各一端，所述第一电阻和第二电阻的各另一端相连并作为所述共模电压检测单元的输出。...

【技术特征摘要】
1.一种用于两级差分放大器的连续时间共模反馈电路，其特征在于，包括两级差分放大器，用于检测所述两级差分放大器的输出共模电压的共模电压检测单元，和用于控制所述两级差分放大器的第一级电流源负载稳定在其预设的直流工作点的共模反馈控制信号产生单元；所述两级差分放大器的两个输出分别连接所述共模电压检测单元，所述共模电压检测单元的输出连接所述共模反馈控制信号产生单元，所述共模反馈控制信号产生单元的两个输出分别连接所述两级差分放大器的第一级电流源负载；所述共模电压检测单元检测所述两级差分放大器的输出共模电压，并将该输出共模电压传送给所述共模反馈控制信号产生单元；所述共模反馈控制信号产生单元将接收到的输出共模电压与期望输出共模电压相减得到差值电压，将该差值电压转换为反馈电流，并将该反馈电流与该时刻所述共模反馈控制信号产生单元的偏置电流一起分别通过所述共模反馈控制信号产生单元的两个输出注入所述两级差分放大器的第一级电流源负载，控制所述两级差分放大器的第一级电流源负载稳定在其预设的直流工作点；所述共模反馈控制信号产生单元包括第一共栅极差分对MOS管和偏置电流源；所述第一共栅极差分对MOS管的两个MOS管均为PMOS管，所述第一共栅极差分对MOS管的两个源极相连并接至所述偏置电流源的输出和所述共模电压检测单元的输出；所述第一共栅极差分对MOS管的两个栅极均连接一个预设的参考电压，该参考电压等于所述期望输出共模电压减去所述第一共栅极差分对MOS管处于其预设的直流工作点时的栅源电压；所述第一共栅极差分对MOS管的两个漏极分别作为所述共模反馈控制信号产生单元的两个输出；所述共模电压检测单元包括相同阻值的第一电阻和第二电阻，所述两级差分放大器的两个...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨骁，凌朝东，闫铮，李国刚，傅文渊，
申请(专利权)人：华侨大学，
类型：发明
国别省市：福建,35