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摘要:本发明涉及模拟集成电路领域,特别涉及一种折叠共源共栅FoldedCasecode运算放大器。本发明基于现有超级Class‑AB循环折叠共源共栅放大电路,通过使用额外共模反馈通路和大电阻来实现性能提升直接相关问题,并设定偏置电流与各PMOS管和NMOS管的尺寸,从而大幅减小了额外电流的消耗与额外面积的消耗。本发明可在保证总体性能相当的情况下,功耗和面积均优于现有的超级Class‑AB循环折叠共源共栅放大电路。
主权项:1.一种折叠共源共栅运算放大器,其特征在于,包括:第一段翻转电平跟随共模反馈电路和第二段折叠共源共栅放大电路;所述第一段翻转电平跟随共模反馈电路,包括PMOS管M1b、M2b、M3、M4、M5、M6,和两个电流源Iref1、Iref2;其中,M4和M3,M6和M5,M2b和M1b,Iref2和Iref1,分别完全相同;M3的栅极和M1b的漏极相连接,M3的源极连接到VDD,M3的漏极接M1b的源极;M1b的栅极与输入差分信号IN+相连,M1b的漏极接至M5的源极;M1b的源极接M3的漏极,同时M1b的源极构成反馈节点FS-;M5的源极接至M1b的漏极;M5的栅极与漏极短接,并与电流源Iref1相连,同时M5的栅极也作为反馈节点FB-;M4的栅极和M2b的漏极相连接,M4的源极连接到VDD,M4的漏极接M2b的源极;M2b的栅极与输入差分信号IN-相连,M2b的漏极接至M6的源极;M2b的源极接M4的漏极,同时M2b的源极构成反馈节点FS+;M6的源极接至M2b的漏极;M6的栅极与漏极短接,并与电流源Iref2相连,同时M6的栅极也作为反馈节点FB+;第一段翻转电平跟随共模反馈电路引入参考电流Iref,并将引入的参考电流Iref复制至第二段输入管M1a和M2a的两条电流支路;其中,第二段输入管M1a和M2a的两条电流支路各自连接到对应的电流源负载管M7和M8上;第一段翻转电平跟随共模反馈电路还会获取输入信号,并将输入信号通过第一段翻转电平跟随共模反馈电路向第二段中两个输入管M1a和M2a连接的电流源负载管M7和M8的栅极提供反馈电压,以此使输入电路工作在Class-AB状态下;M1b、M2b、M1a和M2a的宽均为W1、长均为L1,以保证电路在共模状态下的跨导恒定和较大的共模抑制比;M5和M6的宽为W5、长为L5,通过选择宽长比W5L5,使反馈节点FB-、FB+的电压能够让第二段的电流源负载管M7与M8工作在饱和区边缘,从而保证第二段有足够的共模电压输入范围;所述第二段折叠共源共栅放大电路,包括NMOS管M7、M8、M9、M10,以及PMOS管M1a、M2a、M11、M12、M13、M14;其中,M7和M8,M9和M10,M11和M12,M13和M14,M1a和M2a,分别完全相同;M1a的源极与FS+相连,M1a的栅极与输入差分信号IN+相连,M1a的漏极与M9的源极和M7的漏极均相连;M7的源极与地相连,M7的栅极连接至FB+,M7的漏极与M1a的漏极相连;M9的源极与M7的漏极相连,M9的栅极连至偏置电压Vn,M9的漏极连接至M11的漏极;M11的漏极与M9的漏极相连,M11的栅极连接至偏置电压Vp,M11的源极与M13的漏极相连;M13的漏极与M11的源极相连,M13的栅极连接至M11的漏极,M13的源极连接到VDD;M2a的源极与FS-相连,M2a的栅极与输入差分信号IN-相连,M2a的漏极与M10的源极和M8的漏极均相连;M8的源极与地相连,M8的栅极连接至FB-,M8的漏极与M2a的漏极相连;M10的源极与M8的漏极相连,M10的栅极连至偏置电压Vn,M10的漏极连接至M12的漏极;M12的漏极与M10的漏极相连,M12的栅极连接至偏置电压Vp,M12的源极与M14的漏极相连;M14的漏极与M12的源极相连,M14的栅极连接至M11的漏极,源极连接到VDD;输出节点Vout在M12和M10的漏极;第二段折叠共源共栅放大电路对输入的信号IN+与IN-进行放大,差分电压信号输入输入管M1a和M2a后转换为电流信号,经过信号通路流经电流源管M7和M8,同时,输入管M1a和M2a连接的两路电流源管M7和M8栅极接第一段的反馈电压信号FB+和FB-,也转化为电流信号流经共源共栅电流镜负载管M11、M12、M13和M14,最终将电流镜负载的电流信号转化为电压信号传递至输出节点Vout,以此来实现信号放大的功能。
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