多级放大器电路和方法技术

本公开的实施例涉及多级放大器电路和方法。一种用于启动多级放大器电路的电路，包括输入节点对和至少两个输出节点，其被配置为耦合到多级放大器电路。启动差分级包括差分晶体管对，该差分晶体管对具有耦合到该对输入节点的相应控制端子，并且该差分晶体管对中的每个晶体管具有在相应的输出节点和共用源极端子之间的、穿过晶体管的相应电流路径。启动差分级被配置为感测多级放大器电路的第一差分级处的共模压降。电流镜电路装置包括耦合到差分晶体管对的共用端子并且耦合到至少两个输出节点的两个输出节点的多个晶体管。节点的两个输出节点的多个晶体管。节点的两个输出节点的多个晶体管。

【技术实现步骤摘要】
多级放大器电路和方法


[0001]本说明涉及放大器电路，例如多级运算跨导放大器(简称OTA)类型的全差分放大器电路。
[0002]一个或多个实施例可以被应用于适于检测电容传感器中电荷变化的电荷放大器电路。

技术介绍

[0003]诸如OTA的放大器电路适用于各种电子应用。
[0004]现有OTA电路的缺点在于存在多个可能的稳定偏置点。无论用于OTA的输入差分对的晶体管种类(例如，PMO或NMO)如何，都可能存在这样的缺点。
[0005]例如，当输入和输出共模节点处于同一恒定值时(例如，NMOS输入差分对的VCM
IN
＝VCM
OUT
＝0，或PMOS输入差分对的VCM
IN
＝VCM
OUT
＝VDD)，存在不希望的稳定偏置点值。例如，经由反馈电路分支，尤其是电阻反馈分支，将这种不期望的偏置点值从输出传送到OTA的输入节点。
[0006]因此，OTA的启动级可以是相关的，以抵消在不希望的偏置条件下锁存放大器的任何风险。
[0007]即使有足够的启动级，多级OTA在正常运行期间的虚拟接地扰动仍可能导致放大器级意外关闭。

技术实现思路

[0008]一个或多个实施例的技术优点有助于克服上述缺点。
[0009]根据一个或多个实施例，可以通过具有下文更详细阐述的特征的电路来实现这种技术优势。多级放大器电路的启动电路可以是此类电路的示例。
[0010]一个或多个实施例可以涉及对应的多级放大器电路。
[0011]一个或多个实施例可以涉及对应的方法。用于OTA的启动方法可以是此类电路的示例。
[0012]一个或多个实施例可以抵消由于过程电压温度(简单地说，PVT)电路变化而导致的性能劣化。
[0013]一个或多个实施例可以有助于提高电路对非理想性的鲁棒性，例如噪声和失配，否则可能降低准确度。
[0014]一个或多个实施例可使用相对简单的布置提供对现有解决方案的有效改进。
[0015]一个或多个实施例有助于在不损失性能的情况下提供启动网络。
[0016]一个或多个实施例可有助于提供紧凑、节省面积的解决方案。
[0017]在至少一个实施例中，提供了一种用于多级放大器电路的启动电路，该多级放大器电路具有至少包括第一差分级的差分级级联。启动电路包括输入节点对和至少两个输出节点，其被配置为耦合到多级放大器电路。启动差分级包括差分晶体管对，该差分晶体管对
具有耦合到该对输入节点的相应控制端子，并且该差分晶体管对的每个晶体管在该至少两个输出节点的相应输出节点和共用源极端子之间具有相应的电流路径。启动差分级被配置为感测多级放大器电路的第一差分级处的共模压降。电流镜电路装置包括以电流镜布置的多个晶体管，这些晶体管耦合到差分晶体管对的共用端子，并且耦合到至少两个输出节点的两个输出节点。至少两个输出节点被配置为至少耦合到多级放大器电路的第一差分级。电流镜电路装置被配置为在启动差分级的共用源极处执行电流变化的电流镜像，并且作为结果补偿在多级放大器电路的第一差分级处感测的共模压降。
[0018]在至少一个实施例中，提供了一种多级放大器，其包括第一输入节点对和第一输出节点对。差分级的级联至少包括耦合到该第一输入节点对的第一差分级和耦合到该第一输出节点对的第二差分级。启动电路至少耦合到第一差分输入级。启动电路包括耦合到第一差分级的第二输入节点对和至少两个第二输出节点。启动差分级包括在启动电路中，并且包括第一差分晶体管对，其具有耦合到该对第二输入节点的相应控制端子，第一差分晶体管对的每个晶体管在至少两个第二输出节点的相应第二输出节点和共用源极端子之间具有相应的电流路径。启动差分级被配置为感测多级放大器电路的第一差分级处的共模压降。所述启动电路还包括电流镜电路装置，所述电流镜电路装置包括以电流镜布置的多个晶体管，多个晶体管耦合到所述第一差分晶体管对的共用端子，并且耦合到所述至少两个第二输出节点的两个第二输出节点。电流镜电路装置被配置为在启动差分级的共用源极处执行电流变化的电流镜像，并且在第一差分级补偿感测到的共模压降。
[0019]在至少一个实施例中，提供了一种多级放大器电路的操作方法，其包括：经由多级放大器电路的启动差分级，感测在多级放大器电路的差分级级联的第一差分级处的共模压降，所述第一差分级耦合到第一输入节点对，所述多级放大器电路进一步包括耦合到第一输出节点对的第二差分级，所述启动差分级包括第一差分晶体管对，所述第一差分晶体管对具有耦合到第二输入节点对的相应控制端子，所述第一差分晶体管对中的每个晶体管在相应的第二输出节点与共用源极端子之间具有相应的电流路径；在启动差分级的共用源极处执行电流变化的电流镜像；以及作为电流镜像的结果，补偿在多级放大器电路的第一差分级处感测到的共模压降。
附图说明
[0020]现在将参考附图，仅通过非限制性示例来描述一个或多个实施例，其中：
[0021]图1是电荷放大器的示例图；
[0022]图2是运算跨导放大器的示例电路图；
[0023]图3是电荷放大器的示例图，其在虚拟接地上具有复位开关；
[0024]图4是具有启动电路部分的运算跨导放大器的示例性电路图；
[0025]图5是启动电路部分的一个或多个实施例的示例性电路图；
[0026]图6是级联放大器的示例电路图；以及
[0027]图7是图5的备选实施例的示例性电路图。
具体实施方式
[0028]在接下来的描述中，说明了一个或多个具体细节，旨在提供对本描述的实施例的
示例的深入理解。可以在没有一个或多个特定细节的情况下，或者使用其他方法、组件、材料等来获得实施例。在其他情况下，未详细说明或描述已知结构、材料或操作，以便不会模糊实施例的某些方面。
[0029]在本描述的框架中对“实施例”或“一个实施例”的引用旨在指示在至少一个实施例中包含关于该实施例描述的特定配置、结构或特征。因此，在本说明书的一个或多个要点中可能出现的诸如“在一个实施例中”或“在一实施例中”之类的短语不一定指同一个实施例。
[0030]此外，特定构象、结构或特征可以在一个或多个实施例中以任何适当方式组合。
[0031]在本文所附的附图中，类似的部件或元件用类似的附图标记/数字表示，为了简洁起见，将不重复相应的描述。
[0032]本文使用的参考文献仅为方便而提供，因此不限定保护范围或实施例的范围。
[0033]图1显示了电荷放大器电路10的示例图，该电路可以包括：
[0034]偏置节点V
R
，其被配置为以本身已知的方式耦合到一些电压源；
[0035]电容传感器12，其耦合至基准节点V
R
，并且具有差分可变电容，其值为C0
±
ΔC；以及
[0036]运算跨导放大器(OTA)10，其可以具有：
[0037]非反相输入节点V本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于多级放大器电路的启动电路，所述多级放大器电路具有至少包括第一差分级的差分级的级联，所述启动电路包括：输入节点对和至少两个输出节点，所述至少两个输出节点被配置为耦合到所述多级放大器电路；启动差分级，包括差分晶体管对，所述差分晶体管对具有耦合到所述输入节点对的相应控制端子，所述差分晶体管对中的每个晶体管具有在所述至少两个输出节点的相应输出节点与共用源极端子之间的、穿过所述晶体管的相应电流路径，所述启动差分级被配置为感测多级放大器电路的所述第一差分级处的共模压降；以及电流镜电路装置，包括处于电流镜布置的多个晶体管，所述多个晶体管耦合到所述差分晶体管对的共用端子并且耦合到所述至少两个输出节点的两个输出节点，其中，所述至少两个输出节点被配置为至少耦合到所述多级放大器电路的所述第一差分级，以及其中，所述电流镜电路装置被配置为在所述启动差分级的所述共用源极处执行电流变化的电流镜像，并且作为结果补偿在所述多级放大器电路的所述第一差分级处感测的所述共模压降。2.根据权利要求1所述的启动电路，其中耦合到所述电流镜电路装置的所述两个输出节点各自耦合到所述差分晶体管对的输出节点中的相应输出节点。3.根据权利要求1所述的启动电路，其中所述电流镜电路装置具有电流镜像参数，所述电流镜像参数根据所述电流镜电路装置的所述多个晶体管的晶体管的相应尺寸比而变化。4.根据权利要求1所述的启动电路，其中所述电流镜电路装置包括：第一晶体管，其具有连接到所述至少两个输出节点的第一输出节点的第一传导端子；以及第二晶体管，其具有连接到所述至少两个输出节点的第二输出节点的第一传导端子，所述第二晶体管具有连接到所述第一晶体管的第二传导端子的第二传导端子。5.根据权利要求4所述的启动电路，其中所述差分晶体管对的第一晶体管具有连接到所述第一输出节点的传导端子，并且所述差分晶体管对的第二晶体管具有连接到所述第二输出节点的传导端子。6.根据权利要求4所述的启动电路，其中所述差分晶体管对的第一晶体管具有连接到所述至少两个输出节点的第三输出节点的传导端子，并且所述差分晶体管对的第二晶体管具有连接到所述至少两个输出节点的第四输出节点的传导端子。7.一种多级放大器，包括：第一输入节点对和第一输出节点对；差分级的级联，至少包括耦合到所述第一输入节点对的第一差分级和耦合到所述第一输出节点对的第二差分级；以及至少耦合到所述第一差分输入级的启动电路，所述启动电路包括：第二输入节点对；至少两个第二输出节点，耦合到所述第一差分级；启动差分级，包括第一差分晶体管对，所述第一差分晶体管对具有耦合到所述第二输入节点对的相应控制端子，所述第一差分晶体管对的每个晶体管具有在所述至少两个第二
输出节点的相应第二输出节点与共用源极端子之间的、穿过所述晶体管的相应的电流路径，所述启动差分级被配置为感测在所述多级放大器电路的所述第一差分级处的共模压降；以及电流镜电路装置，包括处于电流镜布置的多个晶体管，所述多个晶体管耦合到所述第一差分晶体管对的共用端子，并且耦合到所述至少两个第二输出节点的两个第二输出节点，其中，所述电流镜电路装置被配置为在所述启动差分级的所述共用源极处执行电流变化的电流镜像，并且在所述第一差分级处补偿感测的所述共模压降。8.根据权利要求7所述的多级放大器，其中耦合到所述电流镜电路装置的所述两个第二输出节点各自耦合到所述第一差分晶体管对的输出节点中的相应输出节点。9.根据权利要求7所述的多级放大器，其中所述电流镜电路装置具有电流镜像参数，所述电流镜像参数根据所述电流镜电路装置的所述多个晶体管的晶体管的相应尺寸比而变化。10.根据权利要求7所述的多级放大器，其中所述电流镜电路装置包括：第一晶体管，具有连接到所述至少两个第二输出节点的第一输出节点的第一传导端子；以及第二晶体管，具有连接到所述至...

【专利技术属性】
技术研发人员：R，
申请(专利权)人：意法半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：