[发明专利]一种嵌套式密勒有源电容频率补偿电路

说明书

技术领域

本发明属于集成电路技术领域，具体涉及一种用于三级运算放大器的嵌套 式密勒有源电容频率补偿电路。

背景技术

当今，随着集成电路工艺的发展，MOS管的特征尺寸越来越小并且电源电 压也越来越低。在这种情况下，对于放大器而言传统的共源共栅技术已经不再 适用。要得到高增益就必须级联三级或者三级以上的单级放大器。在输出端有 大负载电容的情况下，发展出既节省面积(补偿电容小)，又消耗极低功耗(偏 置电流小)的三级运算放大器频率补偿技术，这一直是人们的研究热点[1-3]。

总体而言，有两大类频率补偿方法，分别为嵌套式密勒电容补偿(NMC) [4-8]和反嵌套式密勒电容补偿(RNMC)[9]，两者结构如图1和图2所示。其 中，NMC技术中较典型的有跨导及电容反馈频率补偿(TCFC)[8]，它将一个 有源电容引入到了传统的NMC结构当中，得以在频率响应中产生一个右半平面 的零点从而提高相位裕度；RNMC技术中较典型的有反有源反馈频率补偿 (RAFFC)[9]，它将一个有源电容引入到了传统的RNMC结构当中，同样得以 在频率响应中产生一个右半平面的零点。在基于NMC和RNMC的设计当中， 它们都取得了各自最好的带宽功耗比以及压摆率功耗比。

然而，这两类电路都存在一定的问题。RNMC相对于NMC结构的优势在 于它只有一个补偿电容负载在输出端。但是通常情况下三级放大器的第三级总 是比前两级需要更大的跨导即更大的偏置电流。RNMC采用了一个正相放大的 第三级，而正相放大需要两路电流分支，如图3所示。这就意味着它需要两路 更大电流的分支，这消耗了很多的功耗。另一方面，虽然NMC结构只需要一个 反相放大的第三级即一路电流分支(如图4所示)，但是，它的两个补偿电容都 负载在输出端上。因此，发展出仅消耗RNMC结构一半的第三级电流，同时又 仅有一个补偿电容负载在输出端的电路，具有一定现实意义，符合技术发展潮 流。

参考文献

[1]Leung K N，Mok P K T.Nested Miller compensation in low-power CMOS design.IEEE Trans.Circuits Syst.II，Analog.Digit.Signal Process.2001，48(4)，388

[2]Leung K N，Mok P K T.Analysis of multistage amplifier-frequency compensation.IEEE Trans.Circuits Syst.I，Fundam.Theory Appl.，2001，48(9)：1041

[3]Leung K N，Mok P K T，Ki W H，et al.Three-stage large capacitive load amplifier with damping-factor-control frequency compensation.IEEE J.Solid-State Circuits，2000，35(2)：221

[4]Lee H，Mok P K T.Active-feedback frequency-compensation technique for low-power multistage amplifiers.IEEE J.Solid-State Circuits，2003，38(3)：511

[5]Lee H，Mok P K T.Advances in active-feedback frequency compensation with power optimization and transient improvement.IEEE Trans.Circuits Syst.I，2004，51(9)：1690

[6]Lee H，Leung K N，Mok P K T.A dual-path bandwidth extension amplifier topology with dual-loop parallel compensation.IEEE J.Solid-State Circuits，2003，38(10)：1739