含压降元件的电路制造技术

本发明专利技术涉及一种电路，包括：电路输入端；电路输出端；耦合在所述电路输出端与所述电路输入端之间的至少一个无源反馈回路；耦合在所述电路输入端与所述电路输出端之间的所述电路的前馈路径中的有源元件，尤其是DC耦合运算放大器(operational amplifier，简称OPAMP)，用于驱动所述至少一个反馈回路，以建立所述电路的函数。所述电路的前馈路径包括第二节点(Vx)和第一节点，其中，所述第二节点和所述第一节点是所述有源元件的内部节点且耦合在所述电路输入端与所述电路输出端之间，所述第一节点具有第一电压，所述第一电压是所述电路输出端的函数。所述有源元件包括耦合在所述第二节点(Vx)与所述第一节点之间的第一压降元件，其中，所述第一压降元件用于将所述第一节点的DC电平与所述第二节点的DC电平解耦，并且提供独立于所述第二节点的DC电平的所述第一节点的电平。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】含压降元件的电路
本专利技术涉及一种可用于在DC耦合系统中进行线性扩展和降噪的含压降元件的电路。本专利技术还涉及模拟电路设计，具体涉及DC耦合电压放大器。
技术介绍
图1描绘了典型的DC耦合模拟基带链100。在那些系统中，信号由可编程增益放大器(programmablegainamplifier，简称PGA)101进行放大，由低通滤波器(lowpassfilter，简称LPF)102进行滤波，然后传送到驱动器(driver，简称DRV)103中。有源块通过闭环DC耦合电压放大器或运算放大器(operationalamplifier，简称OPAMP)111、112、113得到。OPAMP的关键特性包括噪声、线性和功耗。由于有用信号还包括DC分量，所以DC共模必须沿着所述链传播，且所述链上的每个块(PGA101、LPF102和DRV103)需要符合该DC共模。这对于在模拟块中使用的OPAMP111、112、113同样有效。模拟块的关键性能诸如噪声、线性以及功耗等也由所使用的OPAMP111、112、113的性能决定。通常，对于给定的功耗，在噪声和线性之间存在权衡。图2a和图2b示出了模拟PGA200(图2a)以及其OPAMP201(图2b)。该PGA200是图1所示的PGA101的实现。需要注意的是，具有低输出阻抗的OPAMP需要规定将电压输出器作为输出级。所述PGA200包括具有第一(非反向，+)输入端VIN+、第二(反向，–)输入端VIN–、第一(非反向，+)输出端VOUT+以及第二(反向，–)输出端VOUT–的运算放大器201。包括电阻器R2的第一反馈路径耦合在输出端VOUT+和输入端VIN+之间，包括电阻器R2的第二反馈路径耦合在输出端VOUT–和输入端VIN–之间。OPAMP201的第一输入端VIN+经由电阻器R1耦合到PGA200的第一输入端VC_IN+。OPAMP201的第二输入端VIN–经由电阻器R1耦合到PGA200的第二输入端VC_IN–。OPAMP201的第一输出端VOUT+是PGA200的第一输出端，OPAMP201的第二输出端VOUT–是PGA200的第二输出端。所述OPAMP201包括在驱动电压VDD与接地GND之间的非反向输入路径，其包括第一(非反向)电流源MP+、第一(非反向)晶体管Q1+以及第二电流源Io。Q1+的控制端子耦合到所述OPAMP201的第一输入端VIN+。所述OPAMP201包括在驱动电压VDD与接地GND之间的非反向输出路径，其包括第二(非反向)晶体管QF+和第三电流源Iout。QF+的控制端子耦合到位于MP+和Q1+之间的所述OPAMP201的第一(非反向)内部节点Vx。QF+的第一端子耦合到所述OPAMP201的第一输出端VOUT+，且QF+的第二端子耦合到所述驱动电压VDD。上述组件还以如下所述的相反方式使用。所述OPAMP201还包括在驱动电压VDD与接地GND之间的反向输入路径，其包括第一(反向)电流源MP–、第一(反向)晶体管Q1–以及第二电流源Io。Q1–的控制端子耦合到所述OPAMP201的第二输入端VIN–。所述OPAMP201包括在驱动电压VDD与接地GND之间的反向输出路径，其包括第二(反向)晶体管QF–和第三电流源Iout。QF–的控制端子耦合到位于MP–和Q1–之间的所述OPAMP201的第一(反向)内部节点Vx–。QF–的第一端子耦合到所述OPAMP201的第二输出端VOUT–，且QF–的第二端子耦合到所述驱动电压VDD。电容Cs和电阻器Rs并联耦合在Q1+的所述第一端子与Q1–的所述第一端子之间。需要注意的是，所述OPAMP201可以实现为图2描述的差分OPAMP，或者实现为非差分OPAMP。所述非差分OPAMP201仅包含一个第一电流源MP、一个第一晶体管Q1、一个第二电流源Io，一个第三电流源Iout、一个输入端以及一个输出端，不包含区分非反向和反向的组件。图3是图1和图2a/b中所示的所述OPAMP201的电路图。所述OPAMP201可用于图1所示的低通滤波器102，或通常用于例如PGA或DRV的闭环系统，例如如图1所示的PGA101或DRV103。参见所述OPAMP201，典型的权衡噪声线性可以通过将等效输入噪声写为以下等式加以理解：其中，过驱动电压Vov(MP)＝Vgs(MP)–Vth(MP)是MP的栅极–源极电压与其阈值电压之间的差；gm(Q1)是晶体管Q1的跨导；Io是偏置电流。通过观察上面的等式，可清楚看出当Vov(MP)最大时，电压参考输入噪声被降低。就线性而言，OPAMP201将是线性的，直到将MP用作电流镜，即MP位于饱和区。该条件满足Vds(MP)>Vov(MP)。由于Vds(MP)将根据最大信号电平来设置，这意味着如果Vov(MP)最小时，则线性最大。对过驱动电压Vov(MP)选择的权衡意味着噪声和线性是相矛盾的要求。增加DC共模的要求使事情更加复杂。实际上，为了避免DC电流进入或离开所述LPF，输入和输出信号的共模必须相同。此外，所述LPF的输入和输出共模也由前级和后级决定：这加上对输入和输出信号具有相同共模的要求造成相当大的挑战，因为使线性最大的输入和输出DC电压不一定相同。由于DC耦合的实现，对线性性能的其他约束在图4a和图4b中示出。假设前级将共模设置为VDD/2＝1.25V，则所述电压输出器的基极处的电压Vx将为～2.05V。该电压将使晶体管MP比晶体管Q1更早压缩，因此它不是线性的最优选择。在该特例中，输入端的较低共模电压将改善MP晶体管的余量和总线性(在图4的等效输入信号电平下，Q1和Q2的射极处的电流生成器仍具有足够的余量)，如图5a和图5b所示。此外，如前所述，然而当在通信系统中使用滤波器时，DC点可以是前/后级的函数，因此并不总是能够将它们设置为使线性最大化的级别。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种改进的电路设计，尤其是放大器电路设计，以在DC共模的约束下增加线性，尤其是用于可应用于图1所示的模拟基带链的PGA、LPF和/或DRV组件中的DC耦合电压放大器的运算放大器。该目的是通过独立权利要求的特征来实现的。根据附属权利要求、描述以及附图，进一步的实现形式是显而易见的。本专利技术的基本思想是在OPAMP的第一级和第二级上生成DC压降以增加线性。利用这种技术，可以在第一级和第二级实现最佳DC偏置点。在给定电源电压情况下使得线性最大化。此外，通过加入与用于所述压降的电阻并联的电容，改善了OPAMP的相位边限。为详细描述本专利技术，将使用以下术语、缩写和符号：OPAMP：运算放大器PGA：可编程增益放大器DRV：驱动器LPF：低通滤波器Vov：过驱动电压Vds：漏极源极电压根据第一方面，本专利技术涉及一种电路，包括：电路输入端；电路输出端；耦合在所述电路输出端与所述电路输入端之间的至少一个无源反馈回路；耦合在所述电路输入端与所述电路输出端之间的所述电路的前馈路径中的有源元件，尤其是DC耦合运算放大器(operationalamplifier，简称OPAMP)，用于驱动所述至少一个反馈回路，以建立所述电路的函数。所述电路的前馈路径包括第二节点和第一节点，其中，所述第二节点和所述第本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电路(600)，其特征在于，包括：电路输入端(VIN)；电路输出端(VOUT)；耦合在所述电路输出端(VOUT)与所述电路输入端(VIN)之间的至少一个无源反馈回路(602a、602b)；耦合在所述电路输入端(VIN)与所述电路输出端(VOUT)之间的所述电路(600)的前馈路径中的有源元件(601)，尤其是DC耦合运算放大器(operational amplifier，简称OPAMP)，用于驱动所述至少一个反馈回路，以建立所述电路的函数；其中，所述电路的前馈路径包括第二节点(Vx)和第一节点(Vy)，其中，所述第二节点(Vx)和所述第一节点(Vy)是所述有源元件(600)的内部节点且耦合在所述电路输入端(VIN)与所述电路输出端(VOUT)之间，所述第一节点(Vy)具有第一电压，所述第一电压是所述电路输出端(VOUT)的函数；所述有源元件(601)包括耦合在所述第二节点(Vx)与所述第一节点(Vy)之间的第一压降元件(603a、603b)；所述第一压降元件(603a、603b)用于将所述第一节点的DC电平与所述第二节点(Vx)的DC电平解耦，并且提供独立于所述第二节点(Vx)的DC电平的所述第一节点(Vy)的DC电平。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种电路(600)，其特征在于，包括：电路输入端(VIN)；电路输出端(VOUT)；耦合在所述电路输出端(VOUT)与所述电路输入端(VIN)之间的至少一个无源反馈回路(602a、602b)；耦合在所述电路输入端(VIN)与所述电路输出端(VOUT)之间的所述电路(600)的前馈路径中的有源元件(601)，尤其是DC耦合运算放大器(operationalamplifier，简称OPAMP)，用于驱动所述至少一个反馈回路，以建立所述电路的函数；其中，所述电路的前馈路径包括第二节点(Vx)和第一节点(Vy)，其中，所述第二节点(Vx)和所述第一节点(Vy)是所述有源元件(600)的内部节点且耦合在所述电路输入端(VIN)与所述电路输出端(VOUT)之间，所述第一节点(Vy)具有第一电压，所述第一电压是所述电路输出端(VOUT)的函数；所述有源元件(601)包括耦合在所述第二节点(Vx)与所述第一节点(Vy)之间的第一压降元件(603a、603b)；所述第一压降元件(603a、603b)用于将所述第一节点的DC电平与所述第二节点(Vx)的DC电平解耦，并且提供独立于所述第二节点(Vx)的DC电平的所述第一节点(Vy)的DC电平。2.根据权利要求1所述的电路(600)，其特征在于，所述第一压降元件(603a、603b)是可调节的，并且可用于提供所述第一节点(Vy)与所述第二节点(Vx)之间的可调节压降。3.根据权利要求1或2所述的电路(600)，其特征在于，所述第一压降元件(603a、603b)包括：并联耦合在所述第一节点与所述第二节点之间的压降电阻器(Rb)和压降电容器(Cb)；耦合到所述第一节点的第一电流源(Mb)。4.根据权利要求3所述的电路(600)，其特征在于，所述第一电流源(Mb)用于生成流入所述第一节点的电流，使得所述第一节点处的DC电压高于所述第二节点处的DC电压。5.根据权利要求3所述的电路(600)，其特征在于，所述第一电流源(Mb)用于生成流出所述第一节点的电流，使得所述第一节点处的DC电压低于所述第二节点处的DC电压。6.根据权利要求3–5任一项所述的电路(600)，其特征在于，所述压降电阻器(Rb)和所述压降电容器(Cb)用于将零引入到所述有源元件的传递函数中。7.根据权利要求3–6任一项所述的电路(600)，其特征在于，所述第一电流源(Mb)的热系数为正，以使所述第二节点(Vx)处的电压随着温度大致保持恒定。8.根据权利要求3–7任一项所述的电路(600)，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱塞佩·格拉美亚，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44