电流回收型放大器及模拟电路制造技术

本发明专利技术提供了一种电流回收型放大器及模拟电路，涉及放大器技术领域，该电流回收型放大器包括彼此电连接的AB类输入级、共模反馈中间级与轨到轨输出级；AB类输入级包括翻转电压跟随器、偏置电流源、第一差分输入对和第二差分输入对，用于将输入电压信号转换成电流信号提供给共模反馈中间级；共模反馈中间级包括局部共模反馈电路，用于将该电流信号放大后提供给轨到轨输出级；轨到轨输出级用于将该放大后的电流信号转换成电压信号并输出。本发明专利技术提供的电流回收型放大器可以在低功耗的情况下使输入级的输出电流增大，使放大器可以成四次方倍的放大差分输入信号，从而大大提高放大器的增益带宽积和压摆率。

【技术实现步骤摘要】
电流回收型放大器及模拟电路
本专利技术涉及放大器
，尤其是涉及一种电流回收型放大器及模拟电路。
技术介绍
随着便携式电子设备的普及，市场对低功耗模拟电路的需求也越来越迫切。目前，一种工作在饱和区的电流回收型折叠共源共栅放大器因其低功耗而得到广泛的应用，该传统的电流回收型折叠共源共栅放大器的电路结构如图1所示，其中，输入级由四个PMOS管M1a、M2a、M1b、M2b组成；中间级由两个高速电流镜组成，第一个高速电流镜包括3个NMOS管M11、M3a、M3b，第二个高速电流镜包括3个NMOS管M12、M4a、M4b，对回收电流起放大K倍的作用；输出级由NMOS管M5、M6以及PMOS管M7、M8、M9、M10组成。正相输入信号通过输入管M1a将电压信号转换成向下的电流信号，同时负向输入信号通过输入管M2b将电压信号转换成向上的回收电流信号，该回收电流通过交叉连接的电流镜M11、M3b、M3a被放大K倍，与M1a管向下的电流一起通过M5流向负向输出端。传统电流回收型折叠共源共栅放大器存在以下不足：该传统放大器输入级的输出电流主要受偏置电路产生的偏置电流的影响，对于低功耗模拟电路环境，受功耗限制该偏置电流较小，因而导致该输出电流的大小也受到限制；其次，传统放大器只能线性放大电流，无法更大的放大电流。以上两点都导致了放大器的增益带宽积和压摆率无法达到较大的值，从而限制了可实现的最大电流效率。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种电流回收型放大器及模拟电路，以使放大器在保持低功耗的情况下使输入级的输出电流增大，并且使放大器可以成四次方倍的放大差分输入信号，从而大大提高放大器的增益带宽积和压摆率，有效提升放大器可实现的最大电流效率。第一方面，本专利技术实施例提供了一种电流回收型放大器，包括：AB类输入级，与AB类输入级电连接的共模反馈中间级，与AB类输入级和共模反馈中间级分别电连接的轨到轨输出级；AB类输入级包括翻转电压跟随器、偏置电流源、第一差分输入对和第二差分输入对，用于将输入电压信号转换成电流信号提供给共模反馈中间级；偏置电流源的两个输出端分别通过第一连接点和第二连接点与翻转电压跟随器连接；翻转电压跟随器通过第三连接点与第一差分输入对连接，通过第四连接点与第二差分输入对连接；第一差分输入对的输入端连接正相输入电压Vin+；第二差分输入对的输入端连接反相输入电压Vin-；共模反馈中间级包括局部共模反馈电路，用于将电流信号放大后提供给轨到轨输出级；局部共模反馈电路通过第五连接点和第六连接点与轨到轨输出级连接；局部共模反馈电路通过第七连接点和第八连接点与AB类输入级连接；轨到轨输出级用于将放大后的电流信号转换成电压信号并输出；轨到轨输出级的输出端连接到输出电压Vout。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，翻转电压跟随器包括第一翻转电压跟随器和第二翻转电压跟随器；第一翻转电压跟随器包括晶体管M0a、M2c；第二翻转电压跟随器包括晶体管M0b、M1c；晶体管M0a的源极与第一电平信号VDD相连，漏极与第三连接点相连，栅极与第一连接点相连；晶体管M2c的源极与第三连接点相连，漏极与第一连接点相连，栅极与反相输入电压Vin-相连；晶体管M0b的源极、漏极、栅极分别与第一电平信号VDD、第四连接点、第二连接点相连；晶体管M1c的源极、漏极、栅极分别与第四连接点、第二连接点、反相输入电压Vin-相连。结合第一方面的第一种可能的实施方式，本专利技术实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，偏置电流源包括M11a和M11b；晶体管M11a和M11b的栅极都与第一电压保持节点相连；第一电压保持节点提供固定电压Vb1；晶体管M11a和M11b的源极都与第一电平信号VSS相连；晶体管M11a的漏极与第一连接点相连；晶体管M11b的漏极与第二连接点相连。结合第一方面的第二种可能的实施方式，本专利技术实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，第一差分输入对包括晶体管M1a和M1b；第二差分输入对包括晶体管M2a和M2b；晶体管M1a的源极、漏极、栅极分别与第三连接点、第五连接点、正相输入电压Vin+相连；晶体管M1b的源极、漏极、栅极分别与第三连接点、第八连接点、正相输入电压Vin+相连；晶体管M2a的源极、漏极、栅极分别与第四连接点、第六连接点、反相输入电压Vin-相连；晶体管M2b的源极、漏极、栅极分别与第四连接点、第七连接点、反相输入电压Vin-相连。结合第一方面的第三种可能的实施方式，本专利技术实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，局部共模反馈电路包括晶体管M3a、M3b、M4a、M4b以及电阻R1、R2；晶体管M3a、M3b、M4a、M4b的源极都与第一电平信号VSS相连；晶体管M3a的漏极、栅极分别与第五连接点、第七连接点相连；晶体管M3b、M4b的栅极都与第九连接点相连；晶体管M3b、M4b的漏极分别与第七连接点、第八连接点相连；晶体管M4a的漏极、栅极分别与第六连接点、第八连接点相连；电阻R1的两端分别与第七连接点、第九连接点相连；电阻R2的两端分别与第八连接点、第九连接点相连。结合第一方面的第四种可能的实施方式，本专利技术实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，轨到轨输出级包括晶体管M5、M6、M7、M8、M9、M10以及负载电容CL；晶体管M5、M6的栅极都与第二电压保持节点相连；第二电压保持节点提供固定的电压Vb2；晶体管M5的源极、漏极分别与第五连接点、晶体管M7的漏极相连；晶体管M6的源极、漏极分别与第六连接点、输出电压Vout相连；晶体管M7、M8的栅极都与第三电压保持节点相连；第三电压保持节点提供固定的电压Vb3；晶体管M7的源极与晶体管M9的漏极相连；晶体管M8的源极、漏极分别与晶体管M10的漏极、输出电压Vout相连；晶体管M9、M10的源极都与第一电平信号VDD相连；晶体管M9、M10的栅极都与晶体管M7的漏极相连。结合第一方面的第五种可能的实施方式，本专利技术实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，电阻R1与电阻R2的阻值相同。结合第一方面的第五种可能的实施方式，本专利技术实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，晶体管M0a、M0b、M1a、M1b、M2a、M2b、M1c、M2c、M7、M8、M9、M10均为PMOS管。结合第一方面的第五种可能的实施方式，本专利技术实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，晶体管M11a、M11b、M3a、M3b、M4a、M4b、M5、M6均为NMOS管。第二方面，本专利技术实施例还提供一种模拟电路，包括上述第一方面及其各可能实施方式之一提供的电流回收型放大器。本专利技术实施例带来了以下有益效果：本专利技术实施例提供的电流回收型放大器及模拟电路，通过在放大器的输入级组合使用翻转电压跟随器和偏置电流源，使放大器输入级的输出电流与外部输入电压信号产生关联，从而可以产生大的输入电流；其次，通过在放大器的中间级使用局部共模反馈电路，使放大器原来的线性放大转变成非线性的四次方倍放大，因而极大提高了输出电流。本公开的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，或者，部分特征和优点可以从说明书推知或毫无疑义地确本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电流回收型放大器，其特征在于，包括：AB类输入级，与所述AB类输入级电连接的共模反馈中间级，与所述AB类输入级和所述共模反馈中间级分别电连接的轨到轨输出级；所述AB类输入级包括翻转电压跟随器、偏置电流源、第一差分输入对和第二差分输入对，用于将输入电压信号转换成电流信号提供给所述共模反馈中间级；所述偏置电流源的两个输出端分别通过第一连接点和第二连接点与所述翻转电压跟随器连接；所述翻转电压跟随器通过第三连接点与所述第一差分输入对连接，通过第四连接点与所述第二差分输入对连接；所述第一差分输入对的输入端连接正相输入电压Vin+；所述第二差分输入对的输入端连接反相输入电压Vin‑；所述共模反馈中间级包括局部共模反馈电路，用于将所述电流信号放大后提供给所述轨到轨输出级；所述局部共模反馈电路通过第五连接点和第六连接点与所述轨到轨输出级连接；所述局部共模反馈电路通过第七连接点和第八连接点与所述AB类输入级连接；所述轨到轨输出级用于将放大后的所述电流信号转换成电压信号并输出；所述轨到轨输出级的输出端连接到输出电压Vout。

【技术特征摘要】
1.一种电流回收型放大器，其特征在于，包括：AB类输入级，与所述AB类输入级电连接的共模反馈中间级，与所述AB类输入级和所述共模反馈中间级分别电连接的轨到轨输出级；所述AB类输入级包括翻转电压跟随器、偏置电流源、第一差分输入对和第二差分输入对，用于将输入电压信号转换成电流信号提供给所述共模反馈中间级；所述偏置电流源的两个输出端分别通过第一连接点和第二连接点与所述翻转电压跟随器连接；所述翻转电压跟随器通过第三连接点与所述第一差分输入对连接，通过第四连接点与所述第二差分输入对连接；所述第一差分输入对的输入端连接正相输入电压Vin+；所述第二差分输入对的输入端连接反相输入电压Vin-；所述共模反馈中间级包括局部共模反馈电路，用于将所述电流信号放大后提供给所述轨到轨输出级；所述局部共模反馈电路通过第五连接点和第六连接点与所述轨到轨输出级连接；所述局部共模反馈电路通过第七连接点和第八连接点与所述AB类输入级连接；所述轨到轨输出级用于将放大后的所述电流信号转换成电压信号并输出；所述轨到轨输出级的输出端连接到输出电压Vout。2.根据权利要求1所述的电流回收型放大器，其特征在于，所述翻转电压跟随器包括第一翻转电压跟随器和第二翻转电压跟随器；所述第一翻转电压跟随器包括晶体管M0a、M2c；所述第二翻转电压跟随器包括晶体管M0b、M1c；所述晶体管M0a的源极与第一电平信号相连，漏极与所述第三连接点相连，栅极与所述第一连接点相连；所述晶体管M2c的源极与所述第三连接点相连，漏极与所述第一连接点相连，栅极与所述反相输入电压Vin-相连；所述晶体管M0b的源极、漏极、栅极分别与所述第一电平信号、所述第四连接点、所述第二连接点相连；所述晶体管M1c的源极、漏极、栅极分别与所述第四连接点、所述第二连接点、所述反相输入电压Vin-相连。3.根据权利要求2所述的电流回收型放大器，其特征在于，所述偏置电流源包括M11a和M11b；所述晶体管M11a和M11b的栅极都与第一电压保持节点相连；所述第一电压保持节点提供固定电压Vb1；所述晶体管M11a和M11b的源极都与第二电平信号相连；所述晶体管M11a的漏极与所述第一连接点相连；所述晶体管M11b的漏极与所述第二连接点相连。4.根据权利要求3所述的电流回收型放大器，其特征在于，所述第一差分输入对包括晶体管M1a和M1b；所述第二差分输入对包括晶体管M2a和M2b；所述晶体管M1a的源极、漏极、栅极分别与所述第三连接点、所述第五连接点、所述正相输入电...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵晓，吕小龙，汪永青，贾大伟，
申请(专利权)人：中国地质大学北京，
类型：发明
国别省市：北京,11