[发明专利]互补输入的循环折叠跨导运算放大器

说明书

技术领域

本发明属于微电子学与固体电子学领域的超大规模集成电路设计，涉及一种新型跨导放大器电路，可以用于模数转换电路，滤波器等模拟信号处理电路的设计。

背景技术

本发明涉及诸如高速模数转换器等高性能开关电容电路中高速跨导运算放大器的设计。运算放大器是很多模拟电路最重要的模块之一，广泛应用于模数转换电路，滤波器等模拟信号处理电路中。通常决定了高性能开关电容电路能够达到的精度、速度和功耗等指标。在开关电容电路中，负载通常为纯电容性质，此时单级运算跨导放大器(OTA)优于多级的运算放大器。因此，传统的折叠式OTA放大器获得了广泛的应用。但是，传统的折叠式OTA具有速度慢、功耗大等缺点。一方面，集成电路的工作速度日益提高；另一方面，目前消费电子领域，以电池为电力的移动便携设备要求电路的功耗尽可能低，从而延长移动便携设备的使用时间。

针对上述情况，本发明提出了一种具有互补输入的循环折叠OTA。

发明内容

为了克服现有折叠式OTA速度慢、功耗大的不足，本发明设计了新型互补循环折叠OTA。本发明目的在于提高OTA的单位增益带宽GBW，以提高运算放大器的工作速度，并降低OTA的功耗。使用本发明，可以提高诸如高性能模数转换器的高性能开关电容的速度，或者降低功耗。

本发明的特征在于，

含有N型和P型两个互补输入支路，以及其中每一个输入支路所连接的偏置电压晶体管部分、偏置尾电流晶体管部分和共源共栅晶体管对部分，其中：

P型互补输入支路，含有：第一PMOS管M1a、第二PMOS管M1b、第三PMOS管M2b和第四PMOS管M2a，其中：第一PMOS管M1a的栅极、第二PMOS管M1b的栅极都与输入的两个全差分信号中的一个VINN差分信号相连，第三PMOS管M2b的栅极、第四PMOS管M2a的栅极都与所述输入的两个全差分信号中的另一个VINP差分信号相连；

两个互相串连的第五PMOS晶体管M31和第六PMOS晶体管M32构成偏置电压晶体管部分，其中：第五PMOS晶体管M31的栅极和第六PMOS晶体管M32的栅极相连后接第一偏置电压Vbp0，第五PMOS晶体管M31的漏极同时与第一PMOS晶体管M1a的源极、第二PMOS晶体管M1b的源极、第三PMOS晶体管M2b的源极以及第四PMOS晶体管M2a的源极相连，第六PMOS晶体管M32的源极接电源电压VDD，

第一NMOS管M3a、第二NMOS管M3b、第三NMOS管M4b、第四NMOS管M4a四个共地的NMOS管组成了所述P型互补输入支路的偏置尾电流晶体管部分，其中：第一NMOS管M3a的栅极和第二NMOS管M3b的栅极相连后再与所述第三PMOS管M2b的漏极相连，第三NMOS管M4b的栅极与第四NMOS管M4a的栅极相连后再与所述第二PMOS管M1b的漏极相连；第五NMOS管M5、第六NMOS管M6、第七NMOS管M11、第八NMOS管M12这四个NMOS管共同构成了所述P型互补输入支路的共源共栅晶体管对部分，其中：第五NMOS管M5的源极同时与所述第一PMOS管M1a的漏极、第一NMOS管M3a的漏极相连，第六NMOS管M6的源极同时与所述第四PMOS管M2a的漏极、第四NMOS管M4a的漏极连接，第七NMOS管M11的源极和所述第二NMOS管M3b的漏极相连，第八NMOS管M12的源极和所述第三NMOS管M4b的漏极相连，第七NMOS管M11的漏极和所属第三PMOS管M2b的漏极相连，第八NMOS管M12的漏极和所述第二PMOS管M1b的漏极相连，第七NMOS管M11的栅极和第八NMOS管M12的栅极互连后接第二偏置电压Vbn2，第五NMOS晶体管M5的栅极和第六NMOS晶体管M6的栅极相连后也接第二偏置电压Vbn2；