一种共模反馈电路、控制方法及运算放大器技术

本发明专利技术公开了一种共模反馈电路、控制方法及运算放大器，涉及电路设计技术领域，所述共模反馈电路包括：共模感应与误差放大子电路以及用于提供共模反馈电压的电流求和子电路；所述电流求和子电路与所述共模感应与误差放大子电路耦接；所述共模感应与误差放大子电路包括极性相反的两组差分放大输入对管，每组所述差分放大输入对管包括两对极性相同的对管，每对所述对管中的一个晶体管受控于差分输出信号，另一个晶体管受控于共模信号。上述控制方法应用上述共模反馈电路。上述运算放大器包括上述共模反馈电路。

【技术实现步骤摘要】
一种共模反馈电路、控制方法及运算放大器
本专利技术涉及电路设计
，尤其涉及一种共模反馈电路、控制方法及运算放大器。
技术介绍
随着电路设计
的发展，运算放大器作为其中的一个重要分支也得到了快速发展。其中，全差分运算放大器由于自身具有宽输出动态范围、抑制共模噪声与偶次谐波的特点得到了广泛应用，全差分运算放大器需要配置共模反馈电路以稳定共模输出电压。目前，可以选用差分误差放大型共模反馈电路，差分误差放大型共模反馈电路无需引入电阻负载，无需额外时钟，并且可用于连续时间系统中。差分误差放大型共模反馈电路通常使用两对差分对管对完成共模电压的感应，以及与期望输出共模电压的比较。目前的差分误差放大型共模反馈电路，为了获得足够的共模反馈环路增益，需要使两对差分对管以及该反馈电路中的尾电流源均工作在饱和区。但是，为了使得两对差分对管以及该反馈电路中的尾电流源均工作在饱和区，运算放大器的输出电压应大于输入对管栅源电压(VGS)与尾电流源饱和漏源电压(VDSAT)的电压和，其中，在标准互补金属氧化物半导体(ComplementaryMetalOxideSemiconductor，CMOS)工艺下该电压和为1伏特，导致该反馈电路对运算放大器的输出电压摆幅造成限制，降低了该反馈电路以及全差分运算放大器的可靠性和稳定性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种共模反馈电路、控制方法及运算放大器，用于解决反馈电路对运算放大器的输出电压摆幅造成限制，降低了该反馈电路以及全差分运算放大器的可靠性和稳定性的问题。第一方面，本专利技术提供了一种共模反馈电路，应用于运算放大器，所述共模反馈电路包括：共模感应与误差放大子电路以及用于提供共模反馈电压的电流求和子电路；所述电流求和子电路与所述共模感应与误差放大子电路耦接；所述共模感应与误差放大子电路包括极性相反的两组差分放大输入对管，每组所述差分放大输入对管包括两对极性相同的对管，每对所述对管中的一个晶体管受控于差分输出信号，另一个晶体管受控于共模信号；当所述差分输出电压为第一差分信号，所述共模信号为第一共模信号，一组所述差分放大输入对管处于导通状态，另一组所述差分放大输入对管处于关断状态；当所述差分输出电压为第二差分信号，所述共模信号为第一共模信号，两组所述差分放大输入对管均处于导通状态；每组所述差分放大输入对管用于在所述差分输出电压和所述共模信号的控制下，向所述电流求和子电路提供共模小信号电流；所述电流求和子电路用于根据共模小信号电流确定共模反馈电压。由上述可知，采用本专利技术提供的共模反馈电路，可以通过极性相反的两组差分放大输入对管在不同差分输出电压区间(也即是共模反馈电路的输入电压区间)交替导通，以进一步的确定共模反馈电压。与现有技术相比，在保持了传统电路无需额外时钟和不引入电阻负载的优点的同时，克服了传统电路限制输出电压摆幅的缺点，可以在宽输出摆幅的场景下保证共模反馈电路的正常使用。具体来说，当通过极性相反的两组差分放大输入对管在不同差分输出电压区间交替导通的情况下，便可以实现轨对轨输入电压范围，克服了现有技术中，由于运算放大器的输出电压应大于输入对管栅源电压(VGS)与尾电流源饱和漏源电压(VDSAT)的电压和，而导致该反馈电路对运算放大器的输出电压摆幅造成限制。由此可知，采用本专利技术提供的共模反馈电路，在保持了差分误差放大型共模反馈电路具有高跨导增益和消耗较小芯片面积的同时，可以使得共模反馈电路的应用场景得到拓展，也即是，可以使得共模反馈电路应用于更多的应用场景中，例如，可以应用于低电源电压运算放大器中，进一步的，可以提高共模反馈电路的稳定性和可靠性。第二方面，本专利技术提供了一种共模反馈电路控制方法，应用于第一方面所述的共模反馈电路，所述方法包括：当所述差分输出电压为第一差分信号，所述共模信号为第一共模信号，一组所述差分放大输入对管处于导通状态，另一组所述差分放大输入对管处于关断状态；当所述差分输出电压为第二差分信号，所述共模信号为第一共模信号，两组所述差分放大输入对管均处于导通状态；在确定所述两组差分放大输入管所处的状态后，基于所述差分输出电压，确定共模电压分量；基于所述共模电压分量和所述共模信号，确定共模小信号电流；基于所述共模小信号电流，确定共模反馈电压值。与现有技术相比，在保持了传统电路无需额外时钟和不引入电阻负载的优点的同时，克服了传统电路限制输出电压摆幅的缺点，本专利技术提供的共模反馈电路控制方法的有益效果与上述第一方面所述的共模反馈电路的有益效果相同，此处不做赘述。第三方面，本专利技术提供了一种运算放大器，包括第一方面任一所述的共模反馈电路。与现有技术相比，在保持了传统电路无需额外时钟和不引入电阻负载的优点的同时，克服了传统电路限制输出电压摆幅的缺点，本专利技术提供的运算放大器的有益效果与上述第一方面所述的共模反馈电路的有益效果相同，此处不做赘述。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本专利技术的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1示出了本申请实施例提供的共模反馈电路的电路结构示意图；图2示出了本申请实施例提供的一种其中一组差分放大输入对管处于导通状态时的共模反馈电路的电路图；图3示出了本申请实施例提供的另一种其中一组差分放大输入对管处于导通状态时的共模反馈电路的电路图。具体实施方式为了使本专利技术所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本专利技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。“若干”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种共模反馈电路，其特征在于，应用于运算放大器，所述共模反馈电路包括：共模感应与误差放大子电路以及用于提供共模反馈电压的电流求和子电路；所述电流求和子电路与所述共模感应与误差放大子电路耦接；所述共模感应与误差放大子电路包括极性相反的两组差分放大输入对管，每组所述差分放大输入对管包括两对极性相同的对管，每对所述对管中的一个晶体管受控于差分输出信号，另一个晶体管受控于共模信号；/n当所述差分输出电压为第一差分信号，所述共模信号为第一共模信号，一组所述差分放大输入对管处于导通状态，另一组所述差分放大输入对管处于关断状态；当所述差分输出电压为第二差分信号，所述共模信号为第一共模信号，两组所述差分放大输入对管均处于导通状态；/n每组所述差分放大输入对管用于在所述差分输出电压和所述共模信号的控制下，向所述电流求和子电路提供共模小信号电流；所述电流求和子电路用于根据共模小信号电流确定共模反馈电压。/n

【技术特征摘要】
1.一种共模反馈电路，其特征在于，应用于运算放大器，所述共模反馈电路包括：共模感应与误差放大子电路以及用于提供共模反馈电压的电流求和子电路；所述电流求和子电路与所述共模感应与误差放大子电路耦接；所述共模感应与误差放大子电路包括极性相反的两组差分放大输入对管，每组所述差分放大输入对管包括两对极性相同的对管，每对所述对管中的一个晶体管受控于差分输出信号，另一个晶体管受控于共模信号；
当所述差分输出电压为第一差分信号，所述共模信号为第一共模信号，一组所述差分放大输入对管处于导通状态，另一组所述差分放大输入对管处于关断状态；当所述差分输出电压为第二差分信号，所述共模信号为第一共模信号，两组所述差分放大输入对管均处于导通状态；
每组所述差分放大输入对管用于在所述差分输出电压和所述共模信号的控制下，向所述电流求和子电路提供共模小信号电流；所述电流求和子电路用于根据共模小信号电流确定共模反馈电压。


2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，其中一组所述差分放大输入对管所含有的晶体管为P型晶体管，另一组所述差分放大输入对管所含有的晶体管为N型晶体管。


3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述第一差分信号的电压小于第一预设电压阈值，所述P型晶体管对应的所述差分放大输入对管处于导通状态，所述N型晶体管对应的所述差分放大输入管处于关断状态；
或，所述第一差分信号的电压大于第二预设电压阈值，所述P型晶体管对应的所述差分放大输入对管处于关断状态，所述N型晶体管对应的所述差分放大输入管处于导通状态。


4.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述第二差分信号的电压大于第一预设电压阈值，且小于第二预设电压阈值，所述P型晶体管和所述N型晶体管对应的所述差分放大输入对管均处于导通...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭桂良，郑凯伦，
申请(专利权)人：江苏银河芯微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32