[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

说明书

一种高频带通前馈运算放大器电路及信号放大方法，电路结构包括由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；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。本发明通过前馈通路和多级级联实现了对带宽和相位的调整，在实现高增益的同时达到超宽带宽；在连续时间Sigma Delta调制器中，能够改善其信噪失真比，提升调制器的性能。

技术领域

本发明属于模拟集成电路设计技术领域，具体涉及一种高频带通前馈运算放大器电路及信号放大方法。

背景技术

对于需要高频工作的运算放大器，前馈结构比米勒补偿结构被更加广泛的使用。相较于米勒补偿，前馈补偿结构在相同功耗下能够达到更大的带宽。其原因在于，米勒补偿实现稳定性背后的理念是通过添加电容来减缓第一阶段的速度，且添加一个大电容器并对其进行充电和放电会增加米勒补偿运算放大器的功耗。

在超高速连续时间Sigma Delta调制器中，目前常用的运算放大器难以在高频时保持较大的增益，且多级的运算放大器结构常常导致极点过多，无法保证带宽的需求，对积分器的稳定性产生不利影响。同时对噪声的抑制效果差，降低了Sigma Delta调制器的SNDR(Signal to Noise and Distortion Ratio，信噪失真比)，增大了调制器输出频谱中的谐波，影响着调制器的性能。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术中的问题，提供一种高频带通前馈运算放大器电路及信号放大方法，能够在高频时保持较大的增益，并且在实现高增益的同时达到超宽带宽，对于不同应用有良好的适配性，在连续时间Sigma Delta调制器中，能够改善其信噪失真比，提升调制器的性能。

为了实现上述目的，本发明有如下的技术方案：

一种高频带通前馈运算放大器电路，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。

作为一种优选方案，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Gm1d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。

作为一种优选方案，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。

作为一种优选方案，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。

作为一种优选方案，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。