[发明专利]全差分运算放大器

说明书

提供了一种全差分运算放大器。放大器具有输入节点并且包括差分输入级，差分输入级用于通过这些输入节点来接收输入信号并且在第一和第二中间节点上提供输出信号。放大器包括全差分放大级，全差分放大级具有分别耦合至第一中间节点和第二中间节点的正输入端和负输入端。放大器包括第一补偿晶体管，第一补偿晶体管具有耦合至第一中间节点和第一节点的导电端子、以及耦合至全差分放大级的负输出端的控制端子。放大器包括第二补偿晶体管，第二补偿晶体管具有耦合至第二中间节点和第二节点的导电端子、以及耦合至全差分放大级的正输出端的控制端子。放大器包括用于提供放大器输出端并且将这些输出端反馈至放大器的正输出级和负输出级。

技术领域

本申请涉及全差分运算放大器。具体地，本申请涉及具有全差分拓扑并且在1.2伏特(V)或更低的低电源供应范围内操作的全差分运算放大器。

背景技术

用于稳定放大器并且进行频率补偿的常规技术包括密勒补偿、Ahuja补偿和DasGupta补偿。密勒补偿(在P.R.Gray和R.G.Meyer，MOS运算放大器设计——教程概述，IEEE固态电路期刊，第17卷，第6期，第969-982页，1982年12月中加以描述)将补偿电容器置于运算放大器的两个级的输出端之间。密勒补偿由于第一级和第二级的输出端处的寄生电容通过分离主极点来稳定放大器。然而，补偿电容(Cc)在不反转相位的情况下也将不期望的直接传播路径引入输出端。右半平面零点(z)可能影响频率稳定性。

Ahuja补偿(在DasGupta，U.，“Ahuja频率补偿技术中的问题(Issues in Ahujafrequency compensation technique)”，射频集成技术，2009年中加以描述)抵消了右平面根的影响并且减小了补偿电容器的大小。因此，Ahuja补偿放大器更适合用于相对高的电阻性负载和相对高的电容性负载。Ahuja补偿引入了与密勒补偿电容器串联的共栅极放大器。共栅极放大器使用利用外部基准电压偏置的电流发生器。电流发生器将噪声添加到Ahuja补偿放大器中。外部基准电压的生成将附加噪声引入Ahuja补偿放大器中。

DasGupta补偿(在美国专利号7,646,247中加以描述)试图使用折叠共源共栅配置作为第一放大器级来提高Ahuja补偿。折叠共源共栅配置要求需要使用外部基准电压进行偏置的两个电流发生器。电流发生器将噪声添加到DasGupta补偿放大器中。外部基准电压的生成将附加噪声引入DasGupta补偿放大器中。DasGupta补偿还将两个单端放大器引入放大器拓扑中。

期望具有能在低电压环境中操作的全差分运算放大器。还期望全差分运算放大器能够剔除噪声，由此避免引入到Ahuja补偿放大器和DasGupta补偿放大器中的附加噪声。

发明内容

在实施例中，一种全差分运算放大器包括第一放大器输入节点和第二放大器输入节点以及第一放大器输出节点和第二放大器输出节点。该全差分运算放大器包括差分输入级，该差分输入级具有耦合至该第一放大器输入节点的第一输入端、耦合至该第二放大器输入节点的第二输入端、耦合至第一中间节点的第一输出端以及耦合至第二中间节点的第二输出端。该全差分运算放大器包括具有第一输出端和第二输出端的电平移位和放大级。

该电平移位和放大级包括全差分放大级，该全差分放大级具有耦合至该第一中间节点的正输入端、耦合至该第二中间节点的负输入端、负输出端、以及正输出端。该电平移位和放大级还包括第一补偿晶体管，该第一补偿晶体管具有耦合至该第一中间节点的第一导电端子、耦合至该电平移位和放大级的该第一输出端的第二导电端子、以及耦合至该全差分放大级的该负输出端的控制端子。该电平移位和放大级包括第二补偿晶体管，该第二补偿晶体管具有耦合至该第二中间节点的第一导电端子、耦合至该电平移位和放大级的该第二输出端的第二导电端子、以及耦合至该全差分放大级的该正输出端的控制端子。