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CN107395146B - 一种恒定跨导放大器电路 - Google Patents

一种恒定跨导放大器电路 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种恒定跨导放大器电路，属于半导体集成电路技术领域。解决了现有跨导放大器的跨导随应用环境变化比较大的技术问题。该电路包括：第一PMOS晶体管、第二PMOS晶体管、第三PMOS晶体管、第四PMOS晶体管、第五PMOS晶体管、第一NMOS晶体管、第二NMOS晶体管、第三NMOS晶体管、第四NMOS晶体管、第一电阻和第二电阻。本发明的恒定跨导放大器电路，该电路在传统的跨导放大器电路的基础上引入了第一电阻和第二电阻。使得跨导放大器的跨导与偏置电流大小、输入对管大小和跨导放大器的工作状态无关。如果本发明的恒定跨导放大器运用于DC‑DC等电源系统中，将大大有利于系统的环路稳定性。

Description

一种恒定跨导放大器电路
技术领域
本发明属于半导体集成电路技术领域，具体涉及一种恒定跨导放大器电路。
背景技术
跨导放大器是一种将输入差分电压转换为输出电流的放大器，因而它是一种电压控制电流源。在DC-DC等电源系统中，常常需要一个跨导放大器来放大输出电压的反馈点和基准电压之间的电压差，构建一个负反馈环路来得到一个稳定的输出电压。
传统的跨导放大器如图1所示，它由第一PMOS晶体管P1、第二PMOS晶体管P2、第三PMOS晶体管P3、第四PMOS晶体管P4、第五PMOS晶体管P5、第一NMOS晶体管N1、第二NMOS晶体管N2、第三NMOS晶体管N3、第四NMOS晶体管N4组成。第一PMOS晶体管P1的源极接电源，栅极和漏极接第二PMOS晶体管P2的栅极以及第一NMOS晶体管N1的漏极；第二PMOS晶体管P2的源极接电源，漏极接跨导放大器的输出端OUT；第三PMOS晶体管P3的源极接电源，栅极接偏置电流输入端BIAS，漏极接第四PMOS晶体管P4和第五PMOS晶体管P5的源极；第四PMOS晶体管P4的栅极接跨导放大器的负输入端INN，漏极接第二NMOS晶体管N2的栅极和漏极以及第一NMOS晶体管N1的栅极；第五PMOS晶体管P5的栅极接跨导放大器的正输入端INP，漏极接第三NMOS晶体管N3的栅极和漏极以及第四NMOS晶体管N4的栅极；第一NMOS晶体管N1、第二NMOS晶体管N2、第三NMOS晶体管N3和第四NMOS晶体管N4的源极都接地，第四NMOS晶体管N4的漏极接跨导放大器的输出端OUT。
这种传统的跨导放大器，其跨导受到输入差分对管的大小、输入偏置电流的大小、输入电压的大小、源电压的大小等各种因素的影响，随应用环境的变化比较大。而在DC-DC转换器等很多应用场合，跨导放大器是负反馈环路中的一个重要组成部分，其跨导的大小直接决定了负反馈环路的稳定性。这时，我们就需要一个跨导恒定的跨导放大器，以确保各种条件下负反馈环路都能正常工作。
发明内容
为解决现有跨导放大器的跨导随应用环境变化比较大的技术问题，本发明提供了一种恒定跨导放大器电路。
一种恒定跨导放大器电路，包括：第一PMOS晶体管P1、第二PMOS晶体管P2、第三PMOS晶体管P3、第四PMOS晶体管P4、第五PMOS晶体管P5、第一NMOS晶体管N1、第二NMOS晶体管N2、第三NMOS晶体管N3、第四NMOS晶体管N4、第一电阻R1和第二电阻R2；第一PMOS晶体管P1的源极接电源，栅极和漏极接第二PMOS晶体管P2的栅极以及第一NMOS晶体管N1的漏极；第二PMOS晶体管P2的源极接电源，漏极接跨导放大器电路的输出端OUT；第三PMOS晶体管P3的源极接电源，栅极接偏置电流输入端BIAS，漏极接第一电阻R1和第二电阻R2的一端；第一电阻R1的另一端接第四PMOS晶体管P4的源极；第二电阻R2的另一端接第五PMOS晶体管P5的源极；第四PMOS晶体管P4的栅极接跨导放大器的负输入端INN，漏极接第二NMOS晶体管N2的栅极和漏极以及第一NMOS晶体管N1的栅极；第五PMOS晶体管P5的栅极接跨导放大器的正输入端INP，漏极接第三NMOS晶体管N3的栅极和漏极以及第四NMOS晶体管N4的栅极；第一NMOS晶体管N1、第二NMOS晶体管N2、第三NMOS晶体管N3和第四NMOS晶体管N4的源极都接地，第四NMOS晶体管N4的漏极接跨导放大器的输出端OUT。
进一步的，所述第一电阻R1和第二电阻R2的电阻值相等。
本发明的恒定跨导放大器电路，在传统的跨导放大器电路的基础上，引入了第一电阻R1和第二电阻R2。传统的跨导放大器的跨导主要由输入对管的跨导gm决定。但是引入RS＝R1＝R2后，跨导放大器的跨导就是gm/(1+gm*RS),当RS远远大于1/gm时，跨导放大器的跨导就变成了1/RS,与偏置电流大小、输入对管大小和跨导放大器的工作状态无关。如果本发明的恒定跨导放大器运用于DC-DC等电源系统中，将大大有利于系统的环路稳定性。
附图说明
图1是传统的跨导放大器的电路结构示意图；
图2是本发明提供的恒定跨导放大器的电路结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
为解决现有跨导放大器的跨导随应用环境变化比较大的技术问题，本发明提供了一种恒定跨导放大器电路。如图2所示，
包括：第一PMOS晶体管P1、第二PMOS晶体管P2、第三PMOS晶体管P3、第四PMOS晶体管P4、第五PMOS晶体管P5、第一NMOS晶体管N1、第二NMOS晶体管N2、第三NMOS晶体管N3、第四NMOS晶体管N4、第一电阻R1和第二电阻R2；第一PMOS晶体管P1的源极接电源，栅极和漏极接第二PMOS晶体管P2的栅极以及第一NMOS晶体管N1的漏极；第二PMOS晶体管P2的源极接电源，漏极接跨导放大器电路的输出端OUT；第三PMOS晶体管P3的源极接电源，栅极接偏置电流输入端BIAS，漏极接第一电阻R1和第二电阻R2的一端；第一电阻R1的另一端接第四PMOS晶体管P4的源极；第二电阻R2的另一端接第五PMOS晶体管P5的源极；第四PMOS晶体管P4的栅极接跨导放大器的负输入端INN，漏极接第二NMOS晶体管N2的栅极和漏极以及第一NMOS晶体管N1的栅极；第五PMOS晶体管P5的栅极接跨导放大器的正输入端INP，漏极接第三NMOS晶体管N3的栅极和漏极以及第四NMOS晶体管N4的栅极；第一NMOS晶体管N1、第二NMOS晶体管N2、第三NMOS晶体管N3和第四NMOS晶体管N4的源极都接地，第四NMOS晶体管N4的漏极接跨导放大器的输出端OUT。
为了正负输入端的跟随作用，所述第一电阻R1和第二电阻R2的电阻值相等。
本发明的恒定跨导放大器电路，在传统的跨导放大器电路的基础上，引入了第一电阻R1和第二电阻R2。传统的跨导放大器的跨导主要由输入对管的跨导gm决定。但是引入RS＝R1＝R2后，跨导放大器的跨导就是gm/(1+gm*RS),当RS远远大于1/gm时，跨导放大器的跨导就变成了1/RS,与偏置电流大小、输入对管大小和跨导放大器的工作状态无关。如果本发明的恒定跨导放大器运用于DC-DC等电源系统中，将大大有利于系统的环路稳定性。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (1)

1.一种恒定跨导放大器电路，其特征在于，包括：第一PMOS晶体管P1、第二PMOS晶体管P2、第三PMOS晶体管P3、第四PMOS晶体管P4、第五PMOS晶体管P5、第一NMOS晶体管N1、第二NMOS晶体管N2、第三NMOS晶体管N3、第四NMOS晶体管N4、第一电阻R1和第二电阻R2；第一PMOS晶体管P1的源极接电源，栅极和漏极接第二PMOS晶体管P2的栅极以及第一NMOS晶体管N1的漏极；第二PMOS晶体管P2的源极接电源，漏极接跨导放大器电路的输出端OUT；第三PMOS晶体管P3的源极接电源，栅极接偏置电流输入端BIAS，漏极接第一电阻R1和第二电阻R2的一端；第一电阻R1的另一端接第四PMOS晶体管P4的源极；第二电阻R2的另一端接第五PMOS晶体管P5的源极；第四PMOS晶体管P4的栅极接跨导放大器的负输入端INN，漏极接第二NMOS晶体管N2的栅极和漏极以及第一NMOS晶体管N1的栅极；第五PMOS晶体管P5的栅极接跨导放大器的正输入端INP，漏极接第三NMOS晶体管N3的栅极和漏极以及第四NMOS晶体管N4的栅极；第一NMOS晶体管N1、第二NMOS晶体管N2、第三NMOS晶体管N3和第四NMOS晶体管N4的源极都接地，第四NMOS晶体管N4的漏极接跨导放大器的输出端OUT；
所述第一电阻R1和第二电阻R2的电阻值相等。
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