分別與Vip端、Vin端、Vpbl端和Vpb2端對應(yīng)連接；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MN19的漏極、開關(guān)管MN17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)管麗18和麗19的柵極相連后與Vemfb端連接，源極接地；所述開關(guān)管麗16和麗17的柵 極與輔助運(yùn)放模塊A2的輸出端對應(yīng)連接；所述開關(guān)管MN16的漏極和開關(guān)管MP12的漏極相 連后與端連接，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。
[0044] 通過提高輸入管的跨導(dǎo)，共源共柵的輸出阻抗以及輔助運(yùn)放的增益，都可以提高 主運(yùn)放模塊的增益。增益提升技術(shù)的使用會影響主運(yùn)放模塊的頻率特性以及時(shí)域特性。為 了保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，一般要求輔助運(yùn)放模塊的單位增益頻率小于主運(yùn)放模塊的第二個(gè)極 點(diǎn)，同時(shí)大于閉環(huán)系統(tǒng)的單位增益頻率，增益提升技術(shù)還會產(chǎn)生額外的零極點(diǎn)對，零極點(diǎn)對 的出現(xiàn)會顯著地增加主運(yùn)放模塊的建立時(shí)間。
[0045] 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CLK1控制，所述 開關(guān)CLK2-1~CLK2-6由時(shí)鐘信號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 端對應(yīng)連接；所述￥"端和VMfb端之間還串聯(lián)有電容C2-1，所述VMfb端和V端之間還串聯(lián) 有電容C2-2 ;所述電容C1-3的一端分別通過開關(guān)CLKl-2、CLK2-2與V"端、Vjil對應(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Vem端、V端對應(yīng)連接。
[0046] 開關(guān)共模反饋模塊中的時(shí)鐘信號CLK1和CLK2由兩相非交疊時(shí)鐘產(chǎn)生器提供。與 傳統(tǒng)開關(guān)電容共模反饋電路相比，新增加了一組電容q和開關(guān)，電路結(jié)構(gòu)更加對稱，工作速 度比傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)快了大約一倍，電荷注入引起的誤差也減小了；但是增加了運(yùn)放的負(fù)載電容 以及芯片面積。
[0047] 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)管麗20的漏極、MP17的源極連接，所述MP18 的漏極分別與開關(guān)管MN21的漏極、MP19的源極連接；所述開關(guān)管MN20、MN21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，源極與開關(guān)管麗23的漏極連接，所述開關(guān)管麗22和麗23的柵極 分別與Vbn2端、Vbnl端對應(yīng)連接；所述開關(guān)管MP17和MP19的柵極相連并與Vbp2端連接，所 述開關(guān)管MP17的漏極分別與Vjfl、開關(guān)管MN25的漏極連接，所述開關(guān)管MN25的源極與開 關(guān)管麗24的漏極連接，所述開關(guān)管MP19的漏極分別與、開關(guān)管麗27的漏極連接，所 述開關(guān)管麗27的源極與開關(guān)管麗26的漏極連接，所述開關(guān)管麗25和麗27的柵極相連并 與Vbn2端連接，所述開關(guān)管MN24和MN26的柵極相連并與Vemfb端連接；所述開關(guān)管MP20和 MP23的柵極相連并與Vbpl端連接，所述開關(guān)管MP20的漏極分別與開關(guān)管麗29的漏極、開 關(guān)管MP21的源極連接，所述開關(guān)管MN29的柵極與Vm端連接，源極分別與開關(guān)管MN28的柵 極和漏極、開關(guān)管MP24的漏極連接；所述開關(guān)管MP21和MP22的柵極相連并與Vbp2端連接， 所述開關(guān)管MP21的漏極分別與MP22的漏極、開關(guān)管MN30的柵極和漏極連接，所述開關(guān)管 麗30的柵極還與Vemfb端連接；所述開關(guān)管MP22和MP24的源極均與開關(guān)管MP23的漏極連 接，所述開關(guān)管MP24的柵極與連接；所述開關(guān)管麗23、麗24、麗26、麗28和麗30的源 極均接地。采用PMOS輸入的折疊共源共柵結(jié)構(gòu)，輔助運(yùn)放模塊A2的結(jié)構(gòu)與輔助運(yùn)放模塊 A1類似。由于輔助運(yùn)放的負(fù)載電容比較小，采用開關(guān)共模反饋會影響電路的精度，同時(shí)要求 輔助運(yùn)放的共模反饋電路工作速度要快，因此采用采用連續(xù)時(shí)間共模反饋。
[0048] 其中，VMfb為共模反饋電壓，Vbnl、Vbn2、Vbp2、Vbpl為偏置電路產(chǎn)生的偏置電壓，V"為 共模電壓，V#為正向輸出電壓，Vm為反向輸出電壓，Vin為反向輸入電壓，Vip正向輸入電壓。
[0049] 對開關(guān)電容電流源輸出電流在不同時(shí)鐘頻率下進(jìn)行瞬態(tài)仿真，仿真圖如圖8所 示，從圖中可以看出，輸出電流需要大約10yS時(shí)間達(dá)到最終穩(wěn)定值。表1展示了溫度對開 關(guān)電容電流源輸出電流的影響，當(dāng)溫度從-40°C變化到80°C時(shí)，不同時(shí)鐘頻率下輸出電流 的變化均小于1. 5%，溫度特性遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于基于電阻的偏置電路。圖9是輸出電流與時(shí)鐘頻率 的關(guān)系圖，可以看出，輸出電流與時(shí)鐘頻率成良好的線性關(guān)系。圖10為負(fù)載電容為500fF 時(shí)運(yùn)放單位增益帶寬與時(shí)鐘頻率的關(guān)系圖，當(dāng)時(shí)鐘頻率由100MHz降到10MHz時(shí)，單位增益 帶寬由495. 9MHz減小到117. 6MHz，運(yùn)放主電路（包含偏置電路）消耗的電流從1. 6mA減小 到170yA，顯著地降低了運(yùn)放的功耗，從而提高了ADC在不同采樣速率下的效率。表2給 出了相應(yīng)的增益和相位裕度，隨著時(shí)鐘頻率的提高，運(yùn)放的直流增益略有下降，但總體高于 98dB;相位裕度變化大，由78°降低到74. 1°。
[0050] 表1不同溫度下開關(guān)電容電流源的輸出電流
[0051]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 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，其特征在于：所述兩相非交疊時(shí)鐘產(chǎn)生器提供非交疊時(shí) 鐘信號給開關(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。
2. 如權(quán)利要求1所述的單位增益帶寬可調(diào)的全差分運(yùn)算放大器，其特征在于：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。
3. 如權(quán)利要求1所述的單位增益帶寬可調(diào)的全差分運(yùn)算放大器，其特征在于：所述開 關(guān)電容電流源包括開關(guān)管MPl~MP2、開關(guān)管麗1~MN4、放大器A3、電容CO~C3和電阻 R0,所述開關(guān)管MNl~MM的柵極分別與兩相非交疊時(shí)鐘產(chǎn)生器對應(yīng)的輸出端連接，所述開 關(guān)管MNl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MM的漏極連 接，所述開關(guān)管麗3、MM的源極分別接地，所述開關(guān)管麗3的源極和漏極之間串聯(lián)有電容 Cl，所述開關(guān)管MM的源極和漏極之間串聯(lián)有電容C2 ; 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MNl的漏極還分別與 開關(guān)管MPl的漏極、放大器A3的同相輸入端