一種單位增益帶寬可調(diào)的全差分運(yùn)算放大器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及運(yùn)算放大器設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種單位增益帶寬可調(diào)的全 差分運(yùn)算放大器。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著無線通信的快速發(fā)展，衍生出應(yīng)用于不同領(lǐng)域的通信協(xié)議。為了滿足多標(biāo)準(zhǔn) 通信協(xié)議的要求，系統(tǒng)中的ADC需要工作在不同的采樣速率，同時(shí)提供足夠高的精度和效 率。為了解決這些問題，許多功耗可縮減的ADC結(jié)構(gòu)被提了出來。一般當(dāng)ADC的采樣頻率 比較高時(shí)，運(yùn)放必須具有較大的單位增益帶寬以滿足建立時(shí)間的要求，這就需要消耗較大 的電流；而當(dāng)采樣頻率降低時(shí)，對(duì)建立時(shí)間的要求降低，有較大單位增益帶寬的運(yùn)放將浪費(fèi) 很多功耗，降低了ADC工作在低采樣速率下的效率。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003] 為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供了一種單位增益帶寬可調(diào)的全差分運(yùn)算放 大器，該運(yùn)算放大器的單位增益帶寬受ADC采樣速率的控制而自動(dòng)調(diào)節(jié)，優(yōu)化了流水線ADC 在不同采樣速率下消耗的功耗，提高了ADC的效率。
[0004] 本實(shí)用新型通過以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)。
[0005] 本實(shí)用新型提供的一種單位增益帶寬可調(diào)的全差分運(yùn)算放大器，包括兩相非交疊 時(shí)鐘產(chǎn)生器、開關(guān)電容電流源、偏置電路和運(yùn)放主電路；所述兩相非交疊時(shí)鐘產(chǎn)生器提供非 交疊時(shí)鐘信號(hào)給開關(guān)電容電流源和運(yùn)放主電路；開關(guān)電容電流源產(chǎn)生與采樣頻率相關(guān)的參 考電流源給偏置電路；偏置電路向主運(yùn)放模塊提供所需的偏置電壓。
[0006] 所述兩相非交疊時(shí)鐘產(chǎn)生器由兩條支路并聯(lián)而成，所述兩條支路分別由多個(gè)反相 器和與門串聯(lián)而成的；所述兩條支路之間還交叉連接，所述兩條支路均通過放大器輸出時(shí) 鐘信號(hào)。
[0007] 所述開關(guān)電容電流源包括開關(guān)管MP1~MP2、開關(guān)管麗1~MN4、放大器A3、電容 C0~C3和電阻R0,所述開關(guān)管MN1~MN4的柵極分別與兩相非交疊時(shí)鐘產(chǎn)生器對(duì)應(yīng)的輸 出端連接，所述開關(guān)管MN1的源極與開關(guān)管MN3的漏極連接，所述開關(guān)管MN2的源極與開關(guān) 管MN4的漏極連接，所述開關(guān)管MN3、MN4的源極分別接地，所述開關(guān)管MN3的源極和漏極之 間串聯(lián)有電容C1，所述開關(guān)管MN4的源極和漏極之間串聯(lián)有電容C2。
[0008] 所述開關(guān)管MN1、MN2的漏極相連后通過電容C3接地，所述開關(guān)管MN1的漏極還分 別與開關(guān)管MP1的漏極、放大器A3的同相輸入端連接。
[0009] 所述放大器A3的反相輸入端與參考電壓V,ef端連接，輸出端與開關(guān)管MP1的柵極 連接；所述開關(guān)管MP1的柵極通過電阻R0與開關(guān)管MP2的柵極連接，所述開關(guān)管MP2的柵 極還通過電容C0與電源連接，所述開關(guān)管MP1、MP2的源極均與電源連接，所述開關(guān)管MP2 的漏極輸出電流到偏置電路。
[0010] 所述偏置電路包括開關(guān)管MP3~MP7、開關(guān)管麗5~麗15和輸入電流Irefl~ Iref3,所述開關(guān)管MN6、麗7和MN9的漏極分別通過輸入電流Iref1、Iref2和Iref3與電源 連接，所述開關(guān)管MN6的源極與開關(guān)管MN7的源極相連后與開關(guān)管MN5的漏極連接，所述開 關(guān)管麗5、MN6的柵極均與開關(guān)管MN6的漏極連接。
[0011] 所述開關(guān)管麗7的柵極與漏極相連后與開關(guān)管MN9的柵極連接，所述開關(guān)管MN9 的漏極還分別與開關(guān)管MN8、MN10、MN12和MN14的柵極連接后再與Vbnl端連接；所述開關(guān)管 MN8的漏極與開關(guān)管MN9的源極連接。
[0012] 所述開關(guān)管MN9的柵極還分別與開關(guān)管麗11、麗13和麗15的柵極連接后再與Vbn2 端連接；所述開關(guān)管麗11、麗13和麗15的源極分別與開關(guān)管麗10、麗12和麗14的漏極對(duì) 應(yīng)連接，漏極分別與開關(guān)管MP4、MP5和MP6的漏極對(duì)應(yīng)連接；所述開關(guān)管麗5、MN8、麗10、 麗12和麗14的源極均接地。
[0013] 所述開關(guān)管MP4、MP5的源極相連后與開關(guān)管MP3的漏極連接，所述開關(guān)管MP3的 柵極分別與MP4的柵極和漏極連接，所述開關(guān)管MP5的柵極和漏極分別與Vbp2端連接相連 后再與開關(guān)管MP6的柵極連接，所述開關(guān)管MP6的源極與開關(guān)管MP7的漏極連接，所述開關(guān) 管MP7的柵極和開關(guān)管MP6的漏極還分別與Vbpl端連接；所述開關(guān)管MP3和MP7的源極分 別與電源連接。
[0014] 所述輸入電流Irefl~Iref3滿足關(guān)系式：4Irefl=Iref2 =Iref3。
[0015] 所述運(yùn)放主電路由主運(yùn)放模塊、輔助運(yùn)放模塊A1~A2、開關(guān)共模反饋模塊串并聯(lián) 而成，所述主運(yùn)放模塊包括開關(guān)管MP8~MP15、開關(guān)管MN16~MN19,所述開關(guān)管MPKKMP14 和MP15的源極均與電源連接，所述開關(guān)管MP10的漏極與開關(guān)管MP11的源極連接，所述開 關(guān)管MP11的漏極分別與開關(guān)管MP8和MP9的源極連接，所述開關(guān)管MP8、MP9、MP10和MP11 的柵極分別與Vip端、Vin端、Vpbl端和Vpb2端對(duì)應(yīng)連接。
[0016] 所述MP8的漏極分別與開關(guān)管MN18的漏極、開關(guān)管MN16的源極連接后與輔助運(yùn) 放模塊A2的輸入端連接；所述MP9的漏極分別與開關(guān)管麗19的漏極、開關(guān)管麗17的源極 連接后與輔助運(yùn)放模塊A2的輸入端連接；所述開關(guān)管MN18和MN19的柵極相連后與￥。_端 連接，源極接地；所述開關(guān)管MN16和MN17的柵極與輔助運(yùn)放模塊A2的輸出端對(duì)應(yīng)連接。
[0017] 所述開關(guān)管麗16的漏極和開關(guān)管MP12的漏極相連后與Vm端連接，所述開關(guān)管 MN17的漏極和開關(guān)管MP13的漏極相連后與連接；所述開關(guān)管MP12、MP13的柵極分別 與輔助運(yùn)放模塊A1對(duì)應(yīng)的輸出端連接，所述開關(guān)管MP12的源極與開關(guān)管MP14的漏極連接 后與輔助運(yùn)放模塊A1的輸入端連接，所述開關(guān)管MP13的源極與開關(guān)管MP15的漏極連接后 與輔助運(yùn)放模塊A1的輸入端連接，所述開關(guān)管MP14和MP15的柵極相連后與Vbpl端連接。
[0018] 所述開關(guān)共模反饋模塊包括電容C1-1~C1-4、電容C2-1~C2-2,開關(guān)CLK1-1~ CLK1-6和開關(guān)CLK2-1~CLK2-6,所述開關(guān)CLK1-1~CLK1-6由時(shí)鐘信號(hào)CLK1控制，所述 開關(guān)CLK2-1~CLK2-6由時(shí)鐘信號(hào)CLK2控制；所述電容C1-1的一端分別通過開關(guān)CLK2-1、 CLK1-1與V"端、V"端對(duì)應(yīng)連接，另一端分別與Vbnl端、VMfb端和電容C1-2連接，所述電容 C1-1與Vbnl端連接的支路上還串聯(lián)有開關(guān)CLK2-3,所述電容C1-1與VMfb端連接的支路上 還串聯(lián)有開關(guān)CLK1-3,所述電容C1-2的另一端通過開關(guān)CLK2-5、CLK1-5分別與Vem端、V 端對(duì)應(yīng)連接。
[0019] 所述乂。"端和V端之間還串聯(lián)有電容C2-1，所述Vcmfb端和V。5端之間還串聯(lián)有 電容C2-2。
[0020] 所述電容C1-3的一端分別通過開關(guān)CLK1-2、CLK2-2與V"端、V"端對(duì)應(yīng)連接，另 一端分別與vbnl端、VMfb端和電容C1-4連接，所述電容C1-3與Vbnl端連接的支路上還串聯(lián) 有開關(guān)CLK1-4,所述電容C1-3與Vemfb端連接的支路上還串聯(lián)有開關(guān)CLK2-4,所述電容C1-4 的另一端通過開關(guān)CLK1-6、CLK2-6分別與V"端、V端對(duì)應(yīng)連接。
[0021] 所述輔助運(yùn)放模塊A1包括開關(guān)管MN20~MN30、開關(guān)管MP16~MP24,所述開關(guān)管 MP16、MP18、MP20和MP23的源極均與電源連接，所述開關(guān)管MP16、MP18的柵極相連后與Vbpi 端連接，所述開關(guān)管MP16的漏極分別與開關(guān)管MN20的漏極、MP17的源極連接，所述MP18的 漏極分別與開關(guān)管麗21的漏極、MP19的源極連接；所述開關(guān)管麗20、麗21共源，且開關(guān)管 麗20的柵極與Vip端連接，開關(guān)管麗21的柵極與Vin端連接；所述開關(guān)管麗22的漏極與開 關(guān)管麗20的源極連接，源極與