[发明专利]一种C类反相器的恒定跨导偏置电路

说明书

技术领域

本发明涉及集成电路技术领域，尤其涉及一种C类反相器的恒定跨导偏置电路。

背景技术

随着集成电路的发展，晶体管特征尺寸越来越小，电源电压降低，芯片集成度增加和工作频率提高，单位芯片面积上的功耗越来越高，随着移动便携式设备市场的增长，对集成电路低功耗要求提高，这对低压低功耗设计提出了要求。然而，随着电源电压的降低，晶体管阈值电压并未按等比例减小，输入信号摆幅的减小，特别是针对模拟电路中的运算跨导放大器(Operational Transconductance Amplifier，OTA)设计提出了挑战。

针对低压低功耗设计，Youngcheol Chae提出了一种新型基于反相器的开关电容积分器，其中，用C类反相器取代传统的运算跨导放大器，达到低压低功耗的要求。一个简单型反相器只有一个电流支路，具有大的输出摆幅，输入NMOS晶体管和PMOS晶体管对跨导都有贡献，相比于传统OTA，反相器的能量效率是其两倍。C类反相器工作在两个时钟相位，时，两个晶体管都工作在弱反型区，消耗很低的静态功耗，并且提供较高增益；开始时，一个晶体管截止，另一个晶体管工作在强反型区，其中一个晶体管截止，电源到地没有直接通路，使电路功耗极低，另一个晶体管工作于强反型区，可以提供大的跨导和电流，提供大的摆率；电荷转移完成后，稳定状态时，两个晶体管又工作在弱反型区，消耗很低的静态功耗。

然而，一个简单的反相器只能提供很低的电源抑制比(PSRR)，由于温度 引起阈值电压变化，反相器单位增益带宽将强烈依赖于温度，由于它工作在亚阈值区，当晶体管处于慢工艺角时，晶体管的跨导和电流将减小，反相器的带宽和摆率将严重下降，引起性能的损失。反相器的静态电流和带宽严重依赖于工艺、电源电压、温度，电路稳定性下降。

发明内容

基于以上C类反相器存在的问题，本发明提供一种C类反相器的恒定跨导偏置电路，它可以精确调整放大器的工作点，使放大器工作点稳定，提高电源抑制比；互补型恒定跨导电流源的偏置可以使反相器的单位增益带宽和工作点保持恒定，不受温度和工艺偏差的影响。

本发明提供的C类反相器的恒定跨导偏置电路包括：包括基于反相器的开关电容积分器和恒定跨导偏置电路，所述基于反相器的开关电容积分器中OTA和所述恒定跨导偏置电路通过调制信号V_dda连接；其中，

所述基于反相器的开关电容积分器包括第一NMOS晶体管MN11和第一PMOS晶体管MP11组成的反相器；

所述恒定跨导偏置电路包括：镜像工作点感应器件、互补型恒定跨导偏置电流源、运算放大器和输出负载晶体管。

进一步的，所述镜像工作点感应器件包括第二NMOS晶体管MN12和第二PMOS晶体管MP12连接组成的反相器，用于镜像所述开关电容积分器中OTA的工作点，产生反馈信号V_fb；第二NMOS晶体管MN12的栅极和漏极和第二PMOS晶体管MP12的栅极和漏极相连，第二NMOS晶体管MN12的源极接地，第二PMOS晶体管MP12的源极连接调制信号V_dda。

进一步的，所述互补型恒定跨导电流源包括互补型恒定跨导偏置电流源I_btas和第三NMOS晶体管MN13；第三NMOS晶体管MN13的源极接地，互补型恒 定跨导偏置电流源I_btas与第三NMOS晶体管MN13的栅极和漏极相连，产生参考信号V_ref，并且连接到运算放大器AMP10的负端，运算放大器AMP10的负端V_ref和正端V_fb比较的输出端连接到第三PMOS晶体管MPload的栅极，第三PMOS晶体管MPload的源极连接到外部供电电压V_dd，第三PMOS晶体管MPload的漏极连接到第二PMOS晶体管MP12的源极，并产生调制信号V_dda。