[发明专利]缓冲电路及缓冲器

说明书

本发明提供一种缓冲电路及缓冲器，该缓冲电路包括：输入跟随电路，用于跟随第一输入信号的电压变化；输入跟随线性度提升电路，用于提升输入跟随电路的跟随线性度；第一电压自举电路，用于自举第一输入信号的电压；第二电压自举电路，用于自举第二输入信号的电压；第三电压自举电路，用于提供相应的静态工作点电压；补偿跟随电路，用于跟随补偿电压；补偿跟随线性度提升电路，用于提升补偿跟随电路的跟随线性度；第一负载，用于采集缓冲后的电压；偏置电路，用于为缓冲器提供偏置电流；偏置线性度提升电路，用于提升偏置电路的线性度；第二负载，用于产生非线性补偿电流。本发明采用上述缓冲电路提高了输入缓冲器的线性度和降低了其功耗。

技术领域

本发明涉及集成电路领域，特别是涉及一种高线性输入缓冲电路及缓冲器，其直接应用于对输入信号进行缓冲的模拟或混合信号电路，特别适用于高线性模数转换器。

背景技术

在模数转换器的设计中，随着采样速度的不断提升，采样电容对信号源的kickback(回踢)效应变得更加显著，导致A/D(模数)转换器的采样线性度下降，为了解决这个问题，需要在A/D转换器前端增加一个输入缓冲器，用以隔离信号源与采样电容，但传统的输入缓冲器虽然增加了隔离度，其本身的非线性也将导致整个A/D转换器的线性度下降，如图1所示，由于偏置电压Vbias不随输入电压Vin的变化而变化，电流源管M12上的偏置电流不变，采样电容Cs上的电流随着输入电压Vin变化，导致跟随管M11上的电流随输入电压Vin变化，因此M11的源端阻抗随Vin变化，即采样网络上的阻抗随Vin变化，这是产生跟随非线性的主要原因。

为了提升线性度，传统的解决方案是增加输入缓冲器的偏置电流，即增大M12的电流，由于M11的电流I11是M12电流I12与Cs电流Ics之和，通过增大I12来降低Ics在I11中的比例从而降低Ics变化对I11的影响。这样可以降低采样网络阻抗随Vin的变化。

然而，传统解决方案依然存在以下几个方面的问题：

(1)功耗高：增加功耗对线性度改善不明显，提升线性度的倍数与功耗成正比，例如提升6dB线性度需要2倍功耗，提升12dB线性度需要4倍功耗。

(2)沟道调制导致非线性严重：M11漏源电压随Vin的变化而变化，对于高级工艺中的MOS器件，其沟道非常短，因此沟道调制效应更加严重，进一步导致线性度下降。

(3)带宽不可调：由于所有器件尺寸固定，因此缓冲器的输出阻抗不可调，使得采样网络的带宽不可调，导致应用范围不够广。

基于以上所述，需要一种适用于输入缓冲器的低功耗线性度提升技术，实现高线性、低功耗、输出信号带宽可配置的输入缓冲器，满足高性能模拟集成电路和混合信号集成电路的设计需求。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种缓冲电路及缓冲器，用于解决现有技术中输入缓冲器线性度低、功耗高以及输出信号幅度和带宽不可配置的的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种缓冲电路，包括：

输入跟随电路，其输入端连接第一输入信号，用于跟随所述第一输入信号的电压变化；

输入跟随线性度提升电路，与输入跟随电路和第一电压自举电路相连，用于提升所述输入跟随电路的跟随线性度；

第一电压自举电路，连接在所述第一输入信号与输入跟随线性度提升电路之间，其输出电压与输入电压的差值为固定电平，用于为所述输入跟随线性度提升电路提供相应的静态工作点电压；

第二电压自举电路，其输入端连接第二输入信号，输出端连接补偿跟随电路的输入端，其输出电压与输入电压的差值为固定电平，用于为补偿跟随电路提供相应的静态工作点，其中，所述第二输入信号与所述第一输入信号大小相等方向相反；