一种放大单元、放大器及应用其的稳压器制造技术

本实用新型专利技术提出了一种放大单元、放大器及应用其的稳压器，该放大单元包括电流源、差分对和负载，所述差分对包括第一场效应晶体管M1和第二场效应晶体管M2，第一场效应晶体管M1和第二场效应晶体管M2的源极相连后通过所述电流源接地；所述负载至少包括第五场效应晶体管M5和第六场效应晶体管M6，第五场效应晶体管M5和第六场效应晶体管M6的漏极连接供电电压端；所述第一场效应晶体管M1的漏极与第五场效应晶体管M5的源极相连，第二场效应晶体管M2的漏极与第六场效应晶体管M6的漏极相连。其同时满足了高电压和高带宽需求，且结构简单，制备工艺较为简化。

An Amplifier Unit, Amplifier and Its Voltage Stabilizer

【技术实现步骤摘要】
一种放大单元、放大器及应用其的稳压器
本技术涉及集成电路设计领域，具体涉及一种放大单元、放大器及应用其的稳压器。
技术介绍
随着科技的不断发展，对于高电压、高带宽放大器的需求日益增多，尤其是通信、工业控制、数据采集、电源以及稳压器等领域。然而，传统的放大器一般由NMOS差分对和PMOS构成，PMOS管工作在饱和区作为负载，但受限于硅材料的带隙宽带和栅氧层的厚度MOS器件的耐压范围有限，放大器大都被限制在±15V或更低的电源，虽然可以通过多级电路串联来扩展较低电压放大器的输入或输出工作电压范围，但是带宽又无法满足要求，还会涉及到相互匹配、芯片面积限制和散热等诸多问题，导致生产工艺复杂、成本高昂。因此，亟待设计出一种同时满足高电压和高带宽需求且结构简单的放大单元、放大器，以解决上述问题。新型内容本技术的主要目的是提供一种放大单元、放大器及应用其的稳压器，旨在通过简单的电路结构同时实现高电压、高带宽的需求。其技术方案如下：一种放大单元，包括电流源、差分对和负载，所述差分对包括第一场效应晶体管M1和第二场效应晶体管M2，所述第一场效应晶体管M1和第二场效应晶体管M2的源极相连后通过所述电流源接地；所述负载至少包括第五场效应晶体管M5和第六场效应晶体管M6，所述第五场效应晶体管M5和第六场效应晶体管M6的漏极连接供电电压端；所述第一场效应晶体管M1的漏极与第五场效应晶体管M5的源极相连，第二场效应晶体管M2的漏极与第六场效应晶体管M6的漏极相连。较佳的，还包括增益提高模块，所述增益提高模块包括第三场效应晶体管M3和第四场效应晶体管M4；所述第一场效应晶体管M1的漏极与第三场效应晶体管M3的源极相连，所述第三场效应晶体管M3的漏极与第五场效应晶体管M5的源极相连，并在连接处设有第一信号输出端；所述第二场效应晶体管M2的漏极与第四场效应晶体管M4的源极相连，所述第四场效应晶体管M4的漏极与第六场效应晶体管M6的源极相连，并在连接处设有第二信号输出端。较佳的，所述电流源为共源共栅电流镜。较佳的，所述电流源为共源共栅电流镜，包括第七至第十场效应晶体管M7-M10；所述第七场效应晶体管M7的源极和第八场效应晶体管M8的源极接地，所述第九场效应晶体管M9的漏极和第十场效应晶体管M10的漏极相连后，与所述第一场效应晶体管M1的源极和第二场效应晶体管M2的源极的公共端相连；所述第七场效应晶体管M7的漏极与所述第九场效应晶体管M9的源极相连；所述第八场效应晶体管M8的漏极与所述第十场效应晶体管M10的源极相连；所述第七场效应晶体管M7的栅极与所述第八场效应晶体管M8的栅极相连；所述第九场效应晶体管M9的栅极与所述第十场效应晶体管M10的栅极相连。较佳的，所述电流源、差分对和负载所包括的晶体管均为N型氮化镓场效应晶体管。相应的，一种放大器，包括至少一个前述的放大单元。较佳的，其包括至少两级所述放大单元，上一级的放大单元的输出端与其下一级放大单元的输入端相连。相应的，一种稳压器，包括偏置电路、放大器、采样电路和开关管M0，所述放大器为前述放大器；其中，所述偏置电路的输入端连接偏压电源，其输出端连接所述放大器的偏置电压输入端；所述开关管M0的栅极连接放大器的输出端，其源极连接输出端并连接所述采样电阻。较佳的，所述偏置电路、放大器、采样电路和开关管M0所包括的晶体管均为N型氮化镓场效应晶体管，所包含的电阻均为N型氮化镓器件。通过上述技术方案，本新型可获得下列有益技术效果：(1)设计了一种全新的放大单元，满足了放大电路的高电压和高带宽需求；(2)采用氮化镓场效应晶体管，利用氮化镓场效应晶体管的高击穿电压、低寄生电容、高功率密度等特性，克服了传统CMOS放大电路难以二者兼顾且会附带诸多问题的现状；(3)放大单元可只包括N型氮化镓场效应晶体管，完全不同于传统CMOS放大单元需要NMOS和PMOS共同作用才能实现放大的目的，简化了制备工艺；(4)所设计的稳压器可仅有场效应晶体管和电阻两种元件，制备工艺极大简化，有利于提高生产效率。附图说明图1为本技术一个实施例中的高电压高带宽放大单元的电路示意图；图2为本技术更具体实施例中的所述共源共栅电流镜的电路示意图；图3为本技术一个实施例中的高电压高带宽放大器的电路示意图；图4为本技术一个实施例中的稳压器的电路示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图1至附图4，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。如图1所示，本技术提供了一种放大单元，包括电流源、差分对和负载，所述差分对包括第一场效应晶体管M1和第二场效应晶体管M2，所述第一场效应晶体管M1和第二场效应晶体管M2的源极相连后通过所述电流源接地；所述负载至少包括第五场效应晶体管M5和第六场效应晶体管M6，所述第五场效应晶体管M5和第六场效应晶体管M6的漏极连接供电电压端；所述第一场效应晶体管M1的漏极与第五场效应晶体管M5的源极相连，第二场效应晶体管M2的漏极与第六场效应晶体管M6的漏极相连。其中，供电电压端、至少一对负载、差分对、电流源依次连接，最终通过电流源Is1的负端接地。进一步的，为提高增益还设有增益提高模块，连接于所述至少一对负载和所述差分对之间。在一个具体实施例中，该增益提高模块包括第三场效应晶体管M3和第四场效应晶体管M4。更具体的，所述第一场效应晶体管M1的源极与第二场效应晶体管M2的源极相连后通过电流源Is1接地；所述第五场效应晶体管M5的漏极与第六场效应晶体管M6的漏极接电源VDD。所述第一场效应晶体管M1的漏极与第三场效应晶体管M3的源极相连，所述第三场效应晶体管M3的漏极与第五场效应晶体管M5的源极相连，并在连接处设有第一信号输出端；所述第二场效应晶体管M2的漏极与第四场效应晶体管M4的源极相连，所述第四场效应晶体管M4的漏极与第六场效应晶体管M6的源极相连，并在连接处设有第二信号输出端。所述第一场效应晶体管M1的栅极接正向输入Vin+，所述第二场效应晶体管M2的栅极接入负向输入Vin-；所述第五场效应晶体管M5的栅极和第六场效应晶体管M6的栅极输入第一偏置电压(Vbias1)；所述第三场效应晶体管M3的栅极和第四场效应晶体管M4的栅极输入第二偏置电压Vbias2。其中，所述第一偏置电压Vbias1高于所述第二偏置电压Vbias2；所述第一信号输出端输出第一级负向输出电压Vout1-，所述第二信号输出端输出第一级正向输出电压Vout1+。优选的，所述第一至第六场效应晶体管M1-M6均为N型氮化镓场效应晶体管。其中，所述N型氮化镓场效应晶体管为增强型和/或耗尽型器件。全部选用增强型器件为最优选实施方式，在实现高电压、高带宽的同时还可以具有钳位功能，对后级差分对进行保护，并且具有较大的电压摆幅。但是，当氮化镓场效应晶体管采用增强型和耗尽型混合使用，或者全部采用耗尽型器件时也同样可以满足高电压和高带宽的需求。比如，当作为负载的第五场效应晶体管M5和第六场效应晶体管M6采用耗尽型器件时，由本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种放大单元，其特征在于，包括电流源、差分对和负载，所述差分对包括第一场效应晶体管M1和第二场效应晶体管M2，第一场效应晶体管M1和第二场效应晶体管M2的源极相连后通过所述电流源接地；所述负载至少包括第五场效应晶体管M5和第六场效应晶体管M6，第五场效应晶体管M5和第六场效应晶体管M6的漏极连接供电电压端；所述第一场效应晶体管M1的漏极与第五场效应晶体管M5的源极相连，第二场效应晶体管M2的漏极与第六场效应晶体管M6的漏极相连。

【技术特征摘要】
1.一种放大单元，其特征在于，包括电流源、差分对和负载，所述差分对包括第一场效应晶体管M1和第二场效应晶体管M2，第一场效应晶体管M1和第二场效应晶体管M2的源极相连后通过所述电流源接地；所述负载至少包括第五场效应晶体管M5和第六场效应晶体管M6，第五场效应晶体管M5和第六场效应晶体管M6的漏极连接供电电压端；所述第一场效应晶体管M1的漏极与第五场效应晶体管M5的源极相连，第二场效应晶体管M2的漏极与第六场效应晶体管M6的漏极相连。2.根据权利要求1所述的放大单元，其特征在于，还包括增益提高模块，所述增益提高模块包括第三场效应晶体管M3和第四场效应晶体管M4；所述第一场效应晶体管M1的漏极与第三场效应晶体管M3的源极相连，所述第三场效应晶体管M3的漏极与第五场效应晶体管M5的源极相连，并在连接处设有第一信号输出端；所述第二场效应晶体管M2的漏极与第四场效应晶体管M4的源极相连，所述第四场效应晶体管M4的漏极与第六场效应晶体管M6的源极相连，并在连接处设有第二信号输出端。3.根据权利要求1或2所述的放大单元，其特征在于，所述电流源为共源共栅电流镜。4.根据权利要求3所述的放大单元，其特征在于，所述电流源为共源共栅电流镜，包括第七至第十场效应晶体管M7-M10；所述第七场效应晶体管M7的源极和第八场效应晶体管M8的源极接地，所述第九场效应晶...

【专利技术属性】
技术研发人员：李栋，夏勤，
申请(专利权)人：陕西亚成微电子股份有限公司，
类型：新型
国别省市：陕西,61