放大器电路制造技术

一种放大器电路，其包括串联连接的互补型晶体管(Mp1、Mn1)的电路路径(320)。第一和第二反馈回路包括回路放大器(301)、电路路径(320)的晶体管(Mp1、Mn1)以及相应的电阻器(302、303)。303)。303)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】放大器电路


[0001]本公开涉及一种放大器电路。具体地，本公开涉及一种包括输入晶体管、电阻器网络和反馈回路的低噪声放大器电路。该放大器电路可用于放大由传感器生成的信号。

技术介绍

[0002]放大器电路在电子设备中广泛使用以放大输入信号的振幅，以使得在模拟和数字信号处理电路系统中能够进一步处理经放大的输出信号。待放大的信号(例如从传感器获得的信号)可能非常小，以使得放大器应具有尽可能低的噪声电平。传统的低噪声放大器(LNA)包括反馈回路，以确保高准确性、高线性度和低失真电平。对于传感器生成的输入信号，放大器的输入阻抗应该相对较高或无穷大。虽然低噪声电平可能需要附加的电路元件，但是放大器的功耗应该很低。
[0003]本公开的目的是提供一种具有高精度、高线性度和低噪声电平的放大器电路。
[0004]本公开的另一个目的是提供一种包括这样的放大器的传感器装置。

技术实现思路

[0005]上述目的中的一个或多个通过包括本权利要求1的特征的放大器电路来实现。
[0006]根据本公开的放大器电路包括电路路径，该电路路径包括互补传导型的第一和第二串联耦合晶体管，例如PMOS晶体管与NMOS晶体管的漏源路径的串联连接。待放大的信号被提供到第一和第二晶体管的控制端子。反馈回路包括第一和第二晶体管以及与放大器电路的输出端子连接的第一和第二电阻器。反馈回路包括具有互补输出端子的回路放大器，该回路放大器的输入与电路路径的第一与第二晶体管之间的节点连接。第三和第四电阻器与反馈回路的第一和第二电阻器连接以分别形成定义的欧姆分压器，该欧姆分压器提供由电阻器的比率给出的放大系数。第三和第四电阻器可以与实现差分输入和输出信号的互补操作电路共享。对于单端操作，第三和第四电阻器也可以与参考电位耦合。
[0007]第一和第二互补晶体管包括在与电阻器网络连接的第一和第二反馈回路中允许具有低功耗和3dB噪声改善的LNA放大器。
[0008]第一和第二差分晶体管对可以与电路路径的第一和第二晶体管连接以获得堆叠架构。差分晶体管对以互补输入信号来操作，以使得第一和第二晶体管以及差分晶体管对中之一接收相同的输入信号。堆叠结构将信噪比提高到6dB。
[0009]与电路路径的第一和第二晶体管相比，堆叠变型的差分晶体管对应表现出较低的阈值电压。低电压阈值(LVT)晶体管能够通过技术人员已知的各种措施来实现，例如增加栅极氧化物厚度、在沟道区进行附加的掺杂或注入或者在体区增加附加电压。对电路设计者来说显而易见的其他措施也是有用的。堆叠布置中的传统和LVT晶体管实现了晶体管的适当工作点，以确保信号放大的线性度和准确性。
[0010]电流传输器电路可以从电流路径的第一与第二晶体管之间的节点连接到电阻器网络或连接到电流路径的外部端子，例如第一和第二晶体管的源极端子。电流传输器电路
向电流路径晶体管提供校正电流，以使得增加放大器的线性度并降低热依赖。包括电流传输器电路的LNA电路在很宽的温度范围内在高线性度下提供增加的信噪电平。
[0011]电流传输器电路包括电路系统，该电路系统感测通过电路路径的电流并向与电阻器网络连接的电路路径的外部端子提供复制电流。具体地，电流传输器电路可以包括一对源极连接的推挽晶体管以感测通过电路路径的电流，其中推挽晶体管的漏极端子提供复制电流输出。偏置电流可以通过相应的电流镜电路来被提供到源极连接的晶体管。附加的复制电流输出能够通过电流镜来被提供。
[0012]根据电流传输器电路的实施例，通过比较器放大器的反馈回路可以控制通过参考电流路径的电流，该参考电流路径生成被提供到源极连接的推挽晶体管的参考电位。比较器放大器还接收共模电压作为参考。共模电压可以基本上处于信号电压摆动的中间。包括比较器放大器的反馈回路降低了输入阻抗。源极连接的晶体管具有推挽电流传感器的功能。
[0013]根据一个实施例，电流传输器电路可以是非反相电路，该非反相电路感测电流路径中的电流并向所述电流路径提供复制电流。根据另一个实施例，电流传输器电路可以是反相电路，该反相电路感测互补放大器拓扑一侧的电流路径中的电流并向互补电路的另一侧提供复制电流。在非反相电流传输器电路中，感测和复制输出电流在相同的推挽级内执行。在反相电流传输器电路中，感测和复制输出电流在通过电流镜连接的不同电流路径内执行。
[0014]回路放大器能够用不同的电路来实现。根据一个实施例，回路放大器包括差分放大器，该差分放大器的输入与电路路径的第一与第二晶体管之间的节点连接。差分回路放大器生成输出信号以控制与电阻器网络连接的相应晶体管，具体地以控制通过第一和第二电阻器的电流。缓冲晶体管将电位从电路路径的第一与第二晶体管之间的节点传输到差分回路放大器的输入。
[0015]根据另一个实施例，回路放大器可以包括AB类级，该AB类级包括与电阻器网络连接的第一和第二晶体管。具体地，AB类晶体管与第一和第二电阻器串联连接。缓冲晶体管与电路路径的第一与第二晶体管之间的节点连接，并与AB类级的晶体管中之一连接。提供互补晶体管以用于偏置AB类级晶体管的控制端子。
[0016]作为用于线性校正的电流传输器电路的替代，可以提供连接在差分晶体管对之间的第五和第六电阻器。可以提供附加的晶体管以将第五和第六电阻器与第一和第二电阻器分别连接，以使得放大器的输入级具有对称形状。在第五和第六电阻器的端子处注入校正电流。该校正电流由附加的AB类级生成，该附加的AB类级由电流路径的第一与第二晶体管之间的节点控制。所述实施例可以优选地与AB类级回路放大器一起操作，该AB类级回路放大器提供与第一和第二电阻器串联连接的输出晶体管。
[0017]根据一个实施例，第五和第六电阻器的尺寸可以是其他电阻器(例如第一和第二电阻器)的尺寸的两倍。与电阻器网络连接的AB类级输出晶体管的尺寸可以是与第五和第六电阻器的端子连接的附加AB类级的晶体管的尺寸的两倍。
[0018]根据上述原理的低噪声放大器可以用于放大低振幅的信号，例如来自传感器的信号。传感器信号可以是取决于由传感器确定的环境条件的差分信号。差分传感器信号可能非常微弱并与噪声电平接近，以使得LNA放大信号并在高线性度和低功耗下增加信噪比。
[0019]应当理解的是，上述一般描述和下文详细描述都仅为示例性的，并且旨在提供概览或框架以理解权利要求的性质和特征。所包含的附图提供了对本专利技术的进一步理解并且构成了说明书的一部分。附图示出了一个或多个实施例，并且与描述一起用于解释各种实施例的原理和操作。不同附图中相同的元件用相同的附图标记表示。
附图说明
[0020]在附图中：
[0021]图1示出了传统的低噪声放大器；
[0022]图2示出了另一个传统的低噪声放大器；
[0023]图3示出了根据本公开原理的低噪声放大器；
[0024]图4示出了包括堆叠输入晶体管和电流传输器电路的根据本公开原理的低噪声放大器；
[0025]图5示出了低噪声放大器的一部分的示意图；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种放大器电路，包括：
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电路路径(320)，其包括第一晶体管(Mp1)和第二晶体管(Mn1)，所述第一晶体管和所述第二晶体管(Mp1、Mn1)串联耦合并且是互补型的；
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输入端子(321)，所述输入端子用于接收输入信号(inp)，所述输入端子与所述第一晶体管和所述第二晶体管(Mp1、Mn1)的控制端子连接；
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回路放大器(301)，所述回路放大器的输入端子连接到设置在所述第一晶体管与所述第二晶体管(Mp1、Mn1)之间的节点，并且具有第一互补输出端子和第二互补输出端子(op1、op2)；
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第一反馈回路，其包括所述第一晶体管(Mp1)、所述回路放大器(301)和与所述回路放大器的第一输出端子(op1)连接的第一电阻器(302)；
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第二反馈回路，其包括所述第二晶体管(Mn1)、所述回路放大器(301)和与所述回路放大器的第二输出端子(op2)连接的第二电阻器(303)；
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与所述第一电阻器(302)连接的第三电阻器(304)和与所述第二电阻器(303)连接的第四电阻器(305)。2.根据权利要求1所述的放大器电路，其中，所述第一电阻器和所述第三电阻器(302、304)以及所述第二电阻器和所述第四电阻器(303、305)各自形成分压器。3.根据权利要求1或2所述的放大器电路，还包括：
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第一差分晶体管对(Mp2sp、Mp1sp)，所述晶体管对中的一个晶体管(Mp1sp)包括在所述电路路径(320)中并与所述第一晶体管(Mp1)串联连接，
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第二差分晶体管对(Mn2sp、Mn1sp)，所述晶体管对中的一个晶体管(Mn1sp)包括在所述电路路径(320)中并与所述第二晶体管(Mn1)串联连接，其中所述第一晶体管和所述第二晶体管(Mp1、Mn1)的控制端子以及所述第一差分晶体管对和所述第二差分晶体管对中的晶体管(Mp1sp、Mn1sp)之一的控制端子与输入端子(321)连接，并且所述第一差分晶体管对和所述第二差分晶体管对的其他晶体管(Mp2sp、Mn2sp)的控制端子连接到另一个输入端子(331)，所述另一个输入端子用于接收与所述输入信号(inp)互补的另一个输入信号(inn)。4.根据权利要求3所述的放大器电路，其中，所述第一晶体管对和所述第二晶体管对的晶体管(Mp2sp、Mp1sp、Mn2sp、Mn1sp)被配置为低阈值电压晶体管，其阈值电压低于所述第一晶体管和所述第二晶体管(Mp1、Mn1)的阈值电压。5.根据权利要求3或4所述的放大器电路，还包括电流传输器电路(410)，所述电流传输器电路具有与所述第一差分晶体管对和所述第二差分晶体管对的其他晶体管(Mp2sp、Mn2sp)连接的输入端子，并且具有与所述电流路径(320)的第一晶体管(Mp1)或与所述第一电阻器和所述第三电阻器(302、304)之间的节点连接的第一输出端子，并且具有与所述电流路径(320)的第二晶体管(Mn1)或与所述第二电阻器和所述第四电阻器(303、305)之间的节点连接的第二输出端子，所述电流传输器电路被配置为在其输入端子处感测电流并在其第一输出端子和第二输出端子处生成电流的副本。6.根据权利要求5所述的放大器电路，所述电流传输器电路(410)包括至少一对源极连接的晶体管(minn、minp)，其耦合源极连接的晶体管(minn、minp)的源极端子的节点连接到所述电流传输器电路的输入端子，并且其源极连接的晶体管中之一(minn)的漏极端子连接到所述电流传输器电路的第一输出端子和第二输出端子之一。
7.根据权利要求5所述的放大器电路，所述电流传输器电路还包括反馈回路，所述反馈回路包括与所述电流传输器电路的输入端子(vcm_p)连接并且与用于共模电压(Vcm)的端子连接的比较器放...

【专利技术属性】
技术研发人员：卡洛，
申请(专利权)人：AMS有限公司，
类型：发明
国别省市：