自适应偏置输入级和包括该自适应偏置输入级的放大器制造技术

一种自适应偏置输入级包括差分耦合的放大和感应场效应晶体管对，其具有栅极，差分输入施加在该栅极上。此外，静态电流源耦合到预定节点处的放大和感应场效应晶体管的源极。而且，电流镜耦合到感应场效应晶体管用于形成回路机构，用于在差分输入具有非零差值时使通过预定节点的电流增加。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术通常涉及集成电路放大器，更具体地，涉及具有小的面积和高的电流效率的自适应偏置输入级，并且涉及包括该自适应偏置输入级的放大器。
技术介绍
包括模拟集成电路放大器的模拟电路是许多电子设备中的常见元件。由于需要电子设备是便携的和小的，因此模拟集成电路放大器需要被形成为具有低的面积并且在低的功耗下操作。 为了使电流消耗最小，自适应偏置放大器依赖于输入增加偏置电流。附图说明图1示出了现有技术的自适应偏置放大器100的电路图，如Degrauwe等人的“Adaptive Biasing CMOS Amplifier”，IEEE Journal ofSolid-State Circuits(IEEE固态电路杂志)，Vol.SC-17，No.3，pages 522-528，June 1982中公开的。 参考图1，自适应偏置放大器100包括具有栅极的NMOSFET(N沟道金属氧化物半导体场效应晶体管)MN1和MN2，输入Vin-和Vin+分别施加在该栅极上。此外，二极管连接(diode-connected)的PMOSFET(P沟道金属氧化物半导体场效应晶体管)MP1和MP2分别连接到NMOSFETMN1和MN2的漏极。NMOSFET MN1和MN2的源极连接到静态电流源ISS。 自适应偏置放大器100还包括形成第一电流镜的第一对NMOSFETMN3和MN4、形成第二电流镜的第二对NMOSFET MN5和MN6、形成第三电流镜的第三对NMOSFET MN7和MN8、和形成第四电流镜的第四对NMOSFET MN9和MN10。NMOSFET MN5和MN6分别具有1∶A的面积比，并且NMOSFET MN7和MN8分别具有A∶1的面积比。 PMOSFET MP3和MP4具有连接到PMOSFET MP1的栅极的栅极，并且PMOSFET MP5和MP6具有连接到PMOSFET MP2的栅极的栅极。PMOSFET MP3、MP4、MP5和MP6连接到由NMOSFET MN3、MN4、MN5、MN6、MN7、MN8、MN9和MN10形成的电流镜。 此外，PMOSFET MP3、MP4、MP5和MP6具有连接到高供电电压VDD的源极，并且NMOSFET MN3、MN4、MN5、MN6、MN7、MN8、MN9和MN10具有连接到低供电电压VSS的源极，其中VSS可以是接地电压。随着输入Vin-和Vin+之间的差值的增加，NMOSFETMN3、MN4、MN5、MN6、MN7、MN8、MN9和MN10和PMOSFETMP3、MP4、MP5和MP6通过MOSFET MN1、MN2、MP1和MP2增加各自的偏置电流。 自适应偏置放大器100具有由NMOSFET MN3、MN4、MN5、MN6、MN7、MN8、MN9和MN10形成的许多个电流镜和由PMOSFETMP3、MP4、MP5和MP6形成的许多个静态电流路径。这些元件消耗了相对高的静态电流，导致了低的电流效率。此外，输入NMOSFETMN1和MN2具有二极管连接的负载MP1和MP2，导致了低的GBW(增益带宽)。 图2示出了另一现有技术的自适应偏置放大器110的电路图，如Callewaert等人的“Class AB CMOS Amplifiers with High Efficiency”，IEEE Journal of Solid-State Circuits，Vol.25，No.6，pages 684-691，June1990中公开的。自适应偏置放大器110包括输入NMOSFET MN11和MN12和感应NMOSFET MN13和MN14。该NMOSFET MN11、MN12、MN13和MN14具有栅极，输入Vin-和Vin+施加到该栅极上，如图2中所示。 而且，在图2中，第一静态电流源ISS1连接到NMOSFET MN14的源极，并且第二静态电流源ISS2连接到NMOSFET MN13的源极。自适应偏置放大器110还包括形成第一电流镜的NMOSFET对MN15和MN16以及形成第二电流镜的另一NMOSFET对MN17和MN18。NMOSFET MN15和MN16分别具有1∶A的面积比，并且NMOSFETMN17和MN18分别具有A∶1的面积比。 PMOSFET对MP11和MP12形成第三电流镜，其连接在高供电电压VDD和NMOSFET MN11和MN14之间。PMOSFET对MP13和MP14形成第四电流镜，其连接在高供电电压VDD和NMOSFET MN13和MN12之间。第一偏置电流源Ib1连接在高供电电压VDD、NMOSFETMN11的漏极和偏置的PMOSFET MP15的源极之间。进一步参考图2，PMOSFET MP17’和MP18’是二极管连接的，并且NMOSFET MN19’被形成用于偏置PMOSFET MP15的栅极。PMOSFET MP15具有连接到NMOSFET MN15的漏极的漏极。 第二偏置电流源Ib2连接在高供电电压VDD、NMOSFET MN12的漏极和另一偏置的PMOSFET MP16之间。PMOSFET MP16的漏极连接到NMOSFET MN18的漏极。两个二极管连接的PMOSFET MP17和MP18连接在高供电电压VDD和NMOSFET MN19之间。PMOSFETMP16的栅极连接到PMOSFET MP18的栅极。NMOSFET MN19的栅极连接到NMOSFET MN18的栅极。NMOSFET MN15、MN16、MN17、MN18和MN19具有连接到低供电电压VSS的源极，其中VSS可以是接地电压。 随着输入电压Vin-和Vin+之间的差值的增加，图2的自适应偏置放大器110中的元件通过MOSFET MN11、MN12、MP11和MP14增加各自的偏置电流。此外，相比于图1的自适应偏置放大器100，图2的自适应偏置放大器110的GBW(增益带宽)得到改善。 然而，第一串联的二极管连接的PMOSFET MP17和MP18以及第二串联的二极管连接的PMOSFET MP17’和MP18’导致了自适应偏置放大器110中的增加的操作电压，其因此具有有限的最小操作电压。为了使功耗最小并且利用较轻的电池提高可便携性，需要较低的操作电压。此外，图2的自适应偏置放大器包括四个电流源ISS1、ISS2、Ib1和Ib2，其占用的大的集成电路面积。 因此，期望自适应偏置放大器具有高的GBW(增益带宽)、最小的面积、高的电流效率和低的操作电压。 专利技术概述 因此，在本专利技术的一般方面中，自适应偏置输入级被形成为具有单个静态电流源并且不具有串联的多个二极管连接的MOSFET。 根据本专利技术的一个方面的自适应偏置输入级包括差分耦合的放大场效应晶体管对，其具有栅极，差分输入施加在该栅极上，并且包括差分耦合的感应场效应晶体管对，其具有栅极，差分输入施加在该栅极上。该自适应偏置输入级进一步包括静态电流源，其耦合在第一电源节点和预定节点处的放大和感应场效应晶体管的源极之间。而且，该自适应偏置输入级包括第一电流镜，其耦合在一个感应场效应晶体管和第二电源节点之间，并且包括第二电流镜，其耦合在第一电流镜、所述预定节点和第一电源节点之间。 在本专利技术的实施例中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自适应偏置输入级，包括：　　　　差分耦合的放大场效应晶体管对，其具有栅极，差分输入施加在所述栅极上；　　　　差分耦合的感应场效应晶体管对，其具有栅极，差分输入施加在所述栅极上；　　　　静态电流源，其耦合在第一电源节点和预定节点处的所述放大和感应场效应晶体管的源极之间；　　　　第一电流镜，其耦合在一个所述感应场效应晶体管和第二电源节点之间；和　　　　第二电流镜，其耦合在所述第一电流镜、所述预定节点和所述第一电源节点之间。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：金亨来，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]