[发明专利]一种高频带通前馈运算放大器电路及信号放大方法

权利要求书

1.一种高频带通前馈运算放大器电路，其特征在于：包括Gm1a跨导放大器、Gm2a跨导放大器、Gm2b跨导放大器、Gm3a跨导放大器、Gm1c跨导放大器及Gm1d跨导放大器；

其中，由Gm1d跨导放大器构成一阶增益路径；由Gm1a跨导放大器、Gm2b跨导放大器以及Gm1c跨导放大器构成三阶增益路径；由Gm1a跨导放大器、Gm2a跨导放大器、Gm3a跨导放大器以及Gm1c跨导放大器构成四阶增益路径；

所述的三阶增益路径、四阶增益路径与一阶增益路径并联连接；所述的Gm2b跨导放大器与Gm2a跨导放大器、Gm3a跨导放大器构成的二阶通路并联连接。

2.根据权利要求1所述的高频带通前馈运算放大器电路，其特征在于：

在Gm1a跨导放大器的输出端设置第一共模反馈电路cmfb；

在Gm2a跨导放大器与Gm3a跨导放大器之间设置第二共模反馈电路cmfb；

在Gm2b跨导放大器以及Gm3a跨导放大器与Gm1c跨导放大器之间设置第三共模反馈电路cmfb；

在Gmld跨导放大器与Gm1c跨导放大器之间设置第四共模反馈电路cmfb。

3.根据权利要求1所述的高频带通前馈运算放大器电路，其特征在于：所述的Gm2a跨导放大器、Gm3a跨导放大器、Gm2b跨导放大器均为差动共源极结构。

4.根据权利要求1所述的高频带通前馈运算放大器电路，其特征在于：所述的Gm1c跨导放大器及Gm1d跨导放大器均采用由PMOS输入对管组成的伪差分逆变器结构，跨导放大器输入信号交流耦合到PMOS输入对管，共模反馈电平直流耦合到PMOS输入对管。

5.根据权利要求4所述的高频带通前馈运算放大器电路，其特征在于：所述的Gm1c跨导放大器及Gm1d跨导放大器均包括一组由M1管和M2管组成的第一输入对管以及由M3管和M4管组成的第二输入对管，其中，所述第一输入对管的跨导值为104.13mS，所述第二输入对管的跨导值为70.90mS。

6.根据权利要求1所述的高频带通前馈运算放大器电路，其特征在于：所述的Gm1a跨导放大器输入信号直流耦合到由M1管和M2管组成的核心PMOS输入对管，并添加中和电容器到M1管和M2管以减少输入负载并提高中频增益；Gm1a跨导放大器输入信号与由M5管和M6管组成的NMOS输入对管交流耦合；所述的Gm1a跨导放大器添加由M3管和M4管组成的共源共栅晶体管以减少M5管和M6管上的米勒效应并增大低频增益。

7.根据权利要求6所述的高频带通前馈运算放大器电路，其特征在于，所述Gm1a跨导放大器的M1管和M2管的输入对管跨导值为8.55mS；所述的Gm1a跨导放大器在超高频处增益不低于0dB。

8.根据权利要求1所述的高频带通前馈运算放大器电路，其特征在于，增益按下式计算：

其中，s为频率，g_m1d为Gm1d跨导放大器输入对管跨导，C_p1d为Gm1d跨导放大器输出节点电容值，g_m1a为Gm1a跨导放大器输入对管跨导，g_m2b为Gm2b跨导放大器输入对管跨导，g_m1c为Gm1c跨导放大器输入对管跨导，C_p1a为Gm1a跨导放大器输出节点电容值，C_p2b为Gm2b跨导放大器输出节点电容值，C_p1c为Gm1c跨导放大器输出节点电容值，g_m2a为Gm2a跨导放大器输入对管跨导，g_m3a为Gm3a跨导放大器输入对管跨导，C_p2a为Gm2a跨导放大器输出节点电容值，C_p3a为Gm3a跨导放大器输出节点电容值。

9.一种基于权利要求1所述高频带通前馈运算放大器电路的信号放大方法，其特征在于，包括以下步骤：

输入信号首先进入Gm1a跨导放大器，在高频增益不损失的情况下进行放大并提供给Gm2a跨导放大器与Gm2b跨导放大器；

通过Gm2b跨导放大器构成Gm2a跨导放大器与Gm3a跨导放大器的前馈路径，并对Gm1a跨导放大器的输出信号进行放大与相位补偿；

Gm3a跨导放大器的输出信号经由Gm1c跨导放大器进行放大，提供整体电路的增益；

Gm1d跨导放大器构成四级跨导放大器的前馈路径实现相位补偿并提升驱动能力。