[发明专利]一种全差分跨导运算放大器

说明书

本发明公开了一种全差分跨导运算放大器，包括偏置产生电路、两级全差分放大器、连续时间共模反馈电路和开关电容共模反馈电路。偏置产生电路用于给两级全差分放大器提供偏置电压，连续时间共模反馈电路稳定第一级放大器的输出共模电压，开关电容共模反馈电路稳定第二级放大器的输出共模电压。本发明公开的全差分跨导运算放大器具有增益高，线性度好，输出摆幅大的特点。仿真结果显示放大器通带增益达67dB，相位裕度大于20度，单位增益带宽可达164M Hz。

技术领域

本发明涉及运算放大器设计技术领域，具体涉及一种全差分跨导运算放大器。

背景技术

运算放大器为核心的模拟集成电路，广泛应用于模数转换器、数模转换器、滤波器、波形发生电路、电源管理等模拟集成电路中。而全差分运算放大器相比单端运算放大器具有更好的共模抑制特性以及更大的输出摆幅和更大的带宽，因此在高精度电路中受到重点应用。然而，全差分运算放大器的输出共模电平对器件的特性和失配相当敏感，必须采用共模反馈电路来稳定放大器的静态工作点。共模反馈电路决定了放大器的输出共模电平，使输出信号在共模电平附近达到平衡。

发明内容

本发明提供了一种全差分跨导运算放大器，该放大器主要包括偏置产生电路、两级全差分放大器、连续时间共模反馈电路和开关电容共模反馈电路。第一级放大器采用全差分套筒式放大器，第二级放大器采用全差分共源放大器。V_ip、V_in为整个全差分跨导运算放大器的差分输入信号，V_op、V_on为整个全差分跨导运算放大器的差分输出信号，V_op1、V_on1为第一级放大器输出信号同时也作为第二级放大器的输入信号。第一级放大器的共模反馈电路的输入为V_op1、V_on1，输出为V_fb1。第二级放大器的共模反馈电路的输入为V_op、V_on，输出为V_fb。

第一级放大器的共模反馈电路优选采用一种连续时间共模反馈电路，所述连续时间共模反馈电路包括：PMOS管M_c3、M_c4、M_c5；NOMS管M_c1、M_c2、M_c6、M_c7。M_c1的栅极与输入信号V_on1连接；M_c2的栅极与输入信号V_op1连接；M_c7的栅极与偏置电压V_b1连接；M_c7的源极接地；M_c7的漏极和M_c1、M_c2、M_c6的源极相互连接。M_c1、M_c2、M_c3、M_c3、M_c4、M_c4和M_c5的栅极相互连接；M_c5的漏极与M_c6的漏极、M_c6的栅极、输出共模反馈电压V_fb1相互连接；M_c3的源极、M_c4的源极、M_c5的源极与电源VDD相互连接。所述优选的连续时间共模反馈电路，结构简单，响应速度快，不会影响第一级放大器的输出摆幅。