差分放大器的制造方法
【專利說明】差分放大器
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]基于35 U.S.C.§ 119(a)，本申請要求于2013年12月18日提交的韓國專利申請第10-2013-0158648號優(yōu)先權(quán)，其全部公開內(nèi)容通過引用的方式并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明涉及一種差分放大器，更具體地，涉及一種電容器反饋全差分放大器。
【背景技術(shù)】
[0004]當(dāng)前，放大器正被用于各種電子電路中，并且這類放大器可以被用于各種電子設(shè)備中。用在各種電子設(shè)備中的一類放大器是差分放大器，其整合了電阻器反饋結(jié)構(gòu)和電容器反饋結(jié)構(gòu)。與具有電阻器反饋結(jié)構(gòu)的差分放大器相關(guān)的問題包括，直流(DC)偏移在輸出中被放大。
[0005]與此相反，電容器反饋結(jié)構(gòu)優(yōu)于電阻器反饋結(jié)構(gòu)的優(yōu)點在于，電容器反饋結(jié)構(gòu)傳輸并放大交流(AC)信號，并阻斷直流(DC)分量。然而，當(dāng)電容器與具有電容器反饋結(jié)構(gòu)的差分放大器連接時，由于形成有放大端子，會產(chǎn)生懸空節(jié)點。在懸空節(jié)點中，由于其電勢不固定并基于周邊環(huán)境而變化，差分放大器的輸出由于非固定的(可變的)懸空節(jié)點而變化。
[0006]在現(xiàn)有技術(shù)中，為固定懸空節(jié)點的電壓，具有相當(dāng)高電阻的電阻器可以與用于反饋的輸出端子連接。具體地，由于當(dāng)電阻為至少約I千兆歐姆時，具有非常高電阻的電阻器不影響放大端子的輸出，但是獲得如此高的電阻需要相當(dāng)大的面積，因此難以使用亞微米互補金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)工藝來實現(xiàn)這種放大器。
[0007]在本【背景技術(shù)】部分公開的上述信息僅用于增強對本發(fā)明背景的理解，因此其可能含有不構(gòu)成該國本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的現(xiàn)有技術(shù)的信息。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明提供一種差分放大器，其可以包括:運算放大器(OP AMP)，其具有反相輸入端子、同相輸入端子、反相輸出端子和同相輸出端子；第一反饋電容器，其與OP AMP的同相輸入端子和反相輸出端子連接；第二反饋電容器，其與OP AMP的反相輸入端子和同相輸出端子連接；第一晶體管，其具有四個端子并與OP AMP的同相輸入端子和反相輸出端子連接；以及第二晶體管，其具有四個端子并與OP AMP的反相輸入端子和正相輸出端子連接。
[0009]第一晶體管的源極端子和漏極端子中的一個和其柵極端子可以與OP AMP的反相輸出端子連接，源極端子和漏極端子中的另一個和體端子可以與OP AMP的同相輸入端子連接，第二晶體管的源極端子和漏極端子中的一個和其柵極端子可以與OP AMP的同相輸出端子連接，并且源極端子和漏極端子中另一個和體端子可以與OP AMP的反相輸入端子連接。第一晶體管和第二晶體管可以是P型金屬氧化物半導(dǎo)體(PMOS)晶體管。第一晶體管和第二晶體管的源極端子和漏極端子可以分別與一對通過將P型摻雜物注入到N型半導(dǎo)體襯底上而形成的P區(qū)域連接。
[0010]第一晶體管和第二晶體管可以形成有在一對P區(qū)域之間的溝道，并且可以包括在溝道上方凸出的柵極端子。第一晶體管和第二晶體管可以具有與體端子連接的在N型半導(dǎo)體襯底上的體區(qū)域。差分放大器還可以包括:第一輸入端電容器，其連接在OP AMP的同相輸入端子與差分放大器的同相輸入端子之間；以及第二輸入端子電容器，其連接在OP AMP的反相輸入端子與差分放大器的反相輸入端子之間。
[0011]—對懸空節(jié)點可以分別配置在第一輸入端電容器與OP AMP的同相輸入端子之間以及在第二輸入端子電容器與OP AMP的反相輸入端子之間。第一晶體管的源極端子和漏極端子中的另一個和其體端子可以與一對懸空節(jié)點中的第一懸空節(jié)點連接，并且第二晶體管的源極端子和漏極端子中的另一個和其體端子可以與一對懸空節(jié)點中的第二懸空節(jié)點連接。一對懸空節(jié)點中的第一懸空節(jié)點可以與第一反饋電容器連接，且一對懸空節(jié)點中的第二懸空節(jié)點可以與第二反饋電容器連接。
[0012]如上所述，四端子晶體管可以與差分放大器的電容器反饋端子并聯(lián)形成，并且各個四端子晶體管的源極端子和漏極端子中的一個和其體端子可以與懸空節(jié)點連接，而另外兩個端子可以與差分放大器的輸出端子連接，從而穩(wěn)定懸空節(jié)點的電壓并減少使它們穩(wěn)定的時間。此外，用于穩(wěn)定懸空節(jié)點的元件可以形成在半導(dǎo)體襯底上作為PMOS晶體管，從而減小形成面積。
【附圖說明】
[0013]基于以下結(jié)合附圖的詳細(xì)說明，將更清楚地理解本發(fā)明的上述和其他目的、特征和其他優(yōu)點，其中:
[0014]圖1是根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式的差分放大器的示例性電路圖；
[0015]圖2是根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式的差分放大器的一側(cè)的示例性放大視圖；
[0016]圖3是根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式的4-端口晶體管的示例性橫截面視圖；
[0017]圖4和圖5是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的差分放大器的示例性電路圖；
[0018]圖6和圖7是示出使用圖5的差分放大器的懸空節(jié)點的仿真后電壓穩(wěn)定性的示例圖；以及
[0019]圖8和圖9是根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式的差分放大器的電壓穩(wěn)定性的仿真結(jié)果的示例圖。
[0020]附圖標(biāo)記的說明:
[0021]10: OP AMP
[0022]20:第一晶體管
[0023]25:第二晶體管
[0024]C1、C2、C3、C4:電容器
【具體實施方式】
[0025]應(yīng)理解，本文使用的術(shù)語“車輛”或“車輛的”或其他類似術(shù)語包括通常的機動車，例如，包括多功能運動車(SUV)、公共汽車、卡車、各種商務(wù)車的客車，包括各種船只和船舶的水運工具，飛行器等等，并且包括混合動力車、電動車、插入式混合電動車、氫動力車和其他代用燃料車(例如，來源于石油以外的資源的燃料)。本文中提到的混合動力車是具有兩種或更多種動力來源的車，例如同時為汽油動力和電動力的車。
[0026]盡管示例性實施方式被描述為使用多個單元以執(zhí)行示例性進(jìn)程，但應(yīng)理解的是，示例性進(jìn)程還可以由一個或多個模塊執(zhí)行。另外，應(yīng)當(dāng)理解的是，術(shù)語“控制器/控制單元”是指包括存儲器和處理器的硬件設(shè)備。存儲器配置成對模塊進(jìn)行存儲，處理器具體配置成執(zhí)行該模塊以執(zhí)行將在以下進(jìn)一步描述的一個或更多進(jìn)程。
[0027]此外，本發(fā)明的控制邏輯可以具體表現(xiàn)為，在含有由處理器、控制器等執(zhí)行的可執(zhí)行程序指令的計算機可讀介質(zhì)上的非瞬時性計算機可讀介質(zhì)。計算機可讀介質(zhì)的例子包括但不限于ROM、RAM、光盤(CD)-ROM、磁帶、軟盤、閃存驅(qū)動器、智能卡和光數(shù)據(jù)存儲裝置。計算機可讀記錄介質(zhì)也可以在連接網(wǎng)絡(luò)的計算機系統(tǒng)中分布，從而計算機可讀介質(zhì)可以通過例如遠(yuǎn)程信息處理服務(wù)器或控制器局域網(wǎng)絡(luò)(CAN)以分布方式進(jìn)行存儲并執(zhí)行。
[0028]本文使用的術(shù)語僅為說明【具體實施方式】，而不是意在限制本發(fā)明。如本文所使用的，單數(shù)形式“一個、一種、該”也意在包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文中另外明確指明。還應(yīng)當(dāng)理解的是，在說明書中使用的術(shù)語“包括、包含、含有”是指存在所述特征、整數(shù)、步驟、操作、元素和/或部件，但是不排除存在或添加一個或多個其他特征、整數(shù)、步驟、操作、元素、部件和/或其群組。如本文所使用的，術(shù)語“和/或”包括一個或多個相關(guān)所列項的任何和所有結(jié)合。
[0029]除非特別指出或從上下文清晰得到，本文使用的術(shù)語“約”應(yīng)理解為在本領(lǐng)域的正常容忍范圍內(nèi)，例如在均值的2個標(biāo)準(zhǔn)差內(nèi)?！凹s”可以理解為在所述值的10%、9%、8%、7%、6%、5%、4%、3%、2%、1%、0.5%,0.1% ,0.05%或0.01 % 內(nèi)。除非另外從上下文清晰得出，本文中提供的所有數(shù)值都被術(shù)語“約”修飾。
[0030]在下文中將參照示出本發(fā)明示例性實施方式的附圖來更加充分地說明本發(fā)明。本領(lǐng)域技術(shù)人員將會認(rèn)識到，所描述的示例性實施方式可以多種不同方式進(jìn)行修改，而不偏離本發(fā)明的精神或范圍。在附圖中，為清楚起見，層、膜、板、區(qū)域等的厚度被放大。在整個說明書中，同樣的附圖標(biāo)記指代同樣的元件。將理解的是，當(dāng)諸如層、膜、區(qū)域或襯底的元件被稱作在另一個元件“上”時，其能夠直接在另一元件上或者也可以存在介于中間的元件。相反地，當(dāng)元件被稱作“直接”在另一個元件“上”時，不存在介于中間的元件。
[0031]圖1是根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式的差分放大器的示例性電路圖。圖1是電容器反饋全差分放大器。該電容器反饋全差分放大器可以包括運算放大器(OP AMP) 10，第一至第四電容器C1、C2、C3和C4，以及第一晶體管20和第二晶體管25。差分放大器具有兩個輸入端子IN+和IN-、以及兩個輸出端子OUT+和OUT-。差分放大器的同相輸入端子IN+與第一電容器Cl的一端子連接，差分放大器的反相輸入端子IN-與第三電容器C3的一端子連接。OP AMP 10具有兩個輸入端子(+，-)和兩個輸出端子(+，_)。
[0032]而且，OP AMP 10的反相輸出端子(_)可以與差分放大器的反相輸出端子(0UT-)直接連接，且OP AMP 10的同相輸出端子(+)可以與差分放大器的反相輸出端子(OUT+)直接連接。OP AMP 10的同相輸入端子(+)和反相輸出端子(_)可以通過第二電容器C2連接以具有反饋結(jié)構(gòu)，并且反相輸入端子㈠和同相輸出端子⑴可以通過第四電容器C4連接以具有反饋結(jié)構(gòu)。第二電容器被稱作第一反饋電容器，且第四電容器被稱作第二反饋電容器。
[0033]OP AMP 10的同相輸入端子(+)可以與第一電容器Cl的另一端子(例如，第二端子)連接，反相輸入端子(-)可以與第三電容器C3的另一端子(例如，第二端子)連接。第一電容器Cl被稱作為第一輸入端電容器，且第三電容器C3被稱為第二輸入端電容器。第一懸空節(jié)點出現(xiàn)在OP AMP 10的同相輸入端子(+)與第一電容器Cl的另一端子之間，并可以與第二電容器C2連接。
[0034]然而，圖1所示的示例性實施方式具有通過第一晶體管20使第一懸空節(jié)點不懸空的結(jié)構(gòu)。換言之，與第二電容器C2—起，第一晶體管20可以連接OP AMP 10的同相輸入端子(+)與反相輸出端子(_)。換言之，可以將第二電容器C2和第一晶體管20并聯(lián)連接。第一晶體管20可以是具有四個端子的PMOS晶體管，其中其柵極端子和源極端子可以與OPAMP 10的反相輸出端子(_)連接，且其體端子和漏極端子可以與OP AMP 10的同相輸入端子⑴連接。
[0035]然而，在一些示例性實施方式中，第一晶體管20的源極端子