[发明专利]数控体偏置型C类反相器

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C类反相器。

背景技术

在传统的模拟电路设计中，运算放大器是主要的功耗模块。目前低压低功耗是模拟电路设计发展的主流趋势。因此，如何在低压低功耗环境下来实现符合指标要求的运算放大器成为模拟电路设计的重点和难点。

用C类反相器代替传统的运算放大器是一种新型的低压低功耗电路设计技术。C类反相器中最基本的电路结构包括PMOS(P-Channel Metal Oxide Semiconductor，P沟道金属氧化物半导体)输入管和NMOS(N-Channel Metal Oxide Semiconductor，N沟道金属氧化物半导体)输入管，C类反相器的电源电压V_DD略低于PMOS输入管和NMOS输入管的阈值电压之和。假设PMOS输入管和NMOS输入管的阈值电压近似相等，当输入信号为共模电压V_CM＝V_DD/2，PMOS输入管和NMOS输入管均处于亚阈值区，此时C类反相器较高的增益和较低的功耗，但带宽和摆率较小，我们称该状态为亚阈值状态。若此时在C类反相器输入端加入额外的激励信号，根据激励信号的极性可以让其中一个输入管进入强反型区，另外一个输入管截止，工作在饱和区的输入管跨导较大，使得C类反相器具有较高的摆率和输出电流，我们称该状态为高摆率状态。在开关电容电路的设计中，可在C类反相器输入端在不同的时钟相位将这两种工作状态结合起来应用。例如，在Youngcheol Chae，Inhee Lee and Gunhee Han的题为“A 0.7V 36μW 85dB-DR Audio ΔΣModulator Using Class-C Inverter”(2008IEEE International Solid-State Circuits Conference：p.490-491，630)的文中，公开了一个基于C类反相器的三阶单环Sigma-Delta模数转换器。

现有技术中，常见的C类反相器包括：简单型C类反相器和共源共栅型C类反相器。简单型C类反相器的电路部分是一个推挽式反相器，如附图1(a)所示，结构简单，芯片占用面积小，但增益较低；共源共栅型C类反相器增益略高，结构如附图1(b)所示。由于现有技术中C类反相器采用推挽结构，且两输入管在大部分时间内均工作在亚阈值区，导致C类反相器的带宽、摆率、建立时间和功耗等指标在不同的工艺角、电源电压和温度下存在严重偏差，尤其是在SS工艺角、低电源电压和低温情况下，C类反相器两输入管的阈值电压绝对值提高，导致C类反相器带宽、摆率和建立时间等指标的严重退化，从而造成C类反相器应用电路的性能下降甚至功能丧失。

申请号为200910301712.6的中国发明专利公开了一种增益自举型C类反相器，如附图2所示，通过引入PMOS体电位调制模块和NMOS体电位调制模块，补偿C类反相器在不同工艺角、电源电压和温度下的性能偏差。然而，上述的增益自举型C类反相器的问题在于：PMOS体电位调制模块和NMOS体电位调制模块均采用电阻进行电流-电压转换，转换后的电压即为最终的体调制电位，而在实际的集成电路制造中，电阻本身对工艺和温度较为敏感，导致由其产生的体调制电位存在一定的误差，所以增益自举型C类反相器对工艺、电源电压和温度的补偿不能达到最优的效果。

发明内容

本发明提供了一种数控体偏置型C类反相器，以克服现有技术的增益自举型C类反相器补偿工艺涨落、电源电压扰动和温度偏差时存在误差的不足。

一种数控体偏置型C类反相器，包括主体C类反相器模块、数控PMOS体调制模块和数控NMOS体调制模块；其中，

所述的主体C类反相器模块采用共源共栅结构，用于模拟运算放大，它由第一PMOS管、第一NMOS管、第二PMOS管和第二NMOS管组成；其中，第一PMOS管和第一NMOS管分别为所述的主体C类反相器模块的PMOS和NMOS输入管，第一PMOS管的栅端与第一NMOS管的栅端相连，作为主体C类反相器模块的输入端，第二PMOS管的漏端接第二NMOS管的漏端，作为主体C类反相器模块的输出端；