一種流水線adc中寬帶電流型運(yùn)算放大器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及運(yùn)算放大器領(lǐng)域，具體是一種流水線ADC中寬帶電流型運(yùn)算放大器。
【背景技術(shù)】
[0002] 數(shù)字圖形處理、數(shù)字通信等領(lǐng)域的飛速發(fā)展對(duì)ADC的速度、精度和功耗等性能提 出了更高的要求。在眾多ADC的結(jié)構(gòu)中，流水線ADC同時(shí)具備高速與高精度的優(yōu)勢(shì)，因而備 受關(guān)注，應(yīng)用最廣。
[0003] 目前，比較器的帶寬，采樣電容上的噪聲，以及各級(jí)負(fù)載電容都使流水線ADC速度 的進(jìn)一步提高受到影響。但對(duì)流水線ADC速度影響最大的是采樣保持電路的運(yùn)算放大器和 各級(jí)余量運(yùn)算放大器的帶寬。
[0004] 為了獲得較準(zhǔn)確的增益和較小的非線性誤差，傳統(tǒng)的流水線ADC的采樣保持電路 的運(yùn)算放大器和各級(jí)余量運(yùn)算放大器通常采用閉環(huán)的高性能放大器來實(shí)現(xiàn)。這種結(jié)構(gòu)通過 增加輔助運(yùn)放來提高輸出阻抗并提高開環(huán)增益，但是，所增加的輔助運(yùn)放又會(huì)引入新的寄 生電容，從而增加了極點(diǎn)，減小了整個(gè)運(yùn)放的帶寬。
[0005] 采用電流作為輸入變量的電流模放大器可提供較大的帶寬，較低的功耗和更寬的 信號(hào)范圍，因此近年來受到研宄人員的重視。電流模放大器中的信號(hào)采用電流方式傳輸，處 于飽和狀態(tài)的晶體管的漏源電壓與漏電流呈現(xiàn)平方根關(guān)系，從而降低了放大器對(duì)輸出擺幅 和電源電壓的要求。通常電流放大器信號(hào)通路上的寄生電容較小，因此能有效地提高電路 速度，減少系統(tǒng)的建立時(shí)間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：如何提高ADC的速度，滿足視頻處理的要求，并具 有低功耗，動(dòng)態(tài)范圍大等特點(diǎn)。
[0007] 本發(fā)明的所采用的技術(shù)方案是：一種流水線ADC中寬帶電流型運(yùn)算放大器，NMOS 管札的柵極、NMOS管M 2的柵極連接到偏置電壓V b3, NMOS管札的源極、NMOS管M 2的源極連 接到NMOS管M13的漏極，NMOS管M 13的源極接地，NMOS管M 13的柵極連接偏置電壓V b2, NMOS 管札的漏極、NMOS管M 3的源極連接第一輔助運(yùn)放BP的y2端、控制電流I i端，NMOS管M 2 的漏極、NMOS管M4的源極連接第二輔助運(yùn)放BP的y2端和控制電流12端，第一輔助運(yùn)放BP 的x2端接于所述第二輔助運(yùn)放BP的x2端，NMOS管M3的柵極連接第一輔助運(yùn)放BP的z2 端，NMOS管M4的柵極連接第二輔助運(yùn)放BP的z2端，NMOS管M 3的漏極、PMOS管M 5的漏極 連接到輸出信號(hào)Vtjp, NMOS管^的漏極、PMOS管M 6的漏極連接到輸出信號(hào)V "，PMOS管仏的 柵極連接到第三輔助運(yùn)放BN的zl端，PMOS管M6的柵極連接到第四輔助運(yùn)放BN的zl端， PMOS管仏的源極、PMOS管M 7的漏極、NMOS管M 15的漏極連接到第三輔助BN的yl端，PMOS 管凡的源極、PMOS管M 8的漏極、NMOS管M 14的漏極連接到第四輔助BN的yl端，第三輔助 BN的xl端連接第四輔助BN的xl端，PMOS管馬的柵極、PMOS管M 8的柵極連接到偏置電壓 Vbl，PMOS管馬的源極、PMOS管M 8的源極連接電源V DD，NMOS管M14的源極、NMOS管M 15的源 極連接NMOS管M16的漏極，NMOS管M 14的柵極連接輸入信號(hào)V in，NMOS管M15的柵極連接輸 入信號(hào)Vip，NMOS管M16的源極接地，NMOS管M 16的柵極連接偏置電壓V b4，控制電流I1端和 控制電流I2端連接到電流共模反饋電路，電流共模反饋電路連接電壓共模反饋電路CMFB， 電壓共模反饋電路CMFB連接到輸出信號(hào)V tjp和輸出信號(hào)V <
[0008] 作為一種優(yōu)選方式：所述電流共模反饋電路中，NMOS管凡的源極、NMOS管M 1(|的 源極接地，NMOS管凡的柵極、NMOS管M 9的柵極連接電壓共模反饋電路CMFB的V CM端，NMOS 管凡的漏極、PMOS管M n的漏極連接到控制電流I i端，NMOS管M J勺漏極、PMOS管M 12的漏 極連接到控制電流I2端，PMOS管M η的源極、PMOS管M 12的源極連接電源V DD，PMOS管M11的 柵極、PMOS管M12的柵極連接到偏置電壓V b5。
[0009] 作為一種優(yōu)選方式：第一輔助運(yùn)放BP電路與第二輔助運(yùn)放BP電路結(jié)構(gòu)相同，BP 電路中，NMOS管凡1(|的柵極、NMOS管Mpll的柵極連接到偏置電壓V p5, NMOS管凡1(|的源極、 NMOS管Mpll的源極連接到NMOS管M pl2的漏極，NMOS管M pl2的源極接地，NMOS管M pl2的柵極 連接偏置電壓Vp6, NMOS管凡1(|的漏極、NMOS管M p8的源極連接，NMOS管M pll的漏極、NMOS管 Mp9的源極連接，NMOS管Mp8的柵極、NMOS管Mp9的柵極連接偏置電壓V p4, NMOS管Mp8的漏極、 PMOS管Mp6的漏極連接，NMOS管M p9的漏極、PMOS管M p7的漏極連接到z2端，PMOS管M p6的 柵極、PMOS管Mp7的柵極連接偏置電壓V p3, PMOS管Mp6的源極、PMOS管M p4的漏極、NMOS管 Mp3的漏極連接，PMOS管M p7的源極、PMOS管M p5的漏極、NMOS管M pl的漏極連接，PMOS管M p4 的柵極、PMOS管Mp5的柵極連接到偏置電壓V p2, PMOS管Mp4的源極、PMOS管M p5的源極連接 電源VDD，NMOS管Mpl的源極、NMOS管M p2的源極連接NMOS管M p3的漏極，NMOS管M pl的柵極 連接y2端，NMOS管Mp2的柵極連接x2端，NMOS管M p3的源極接地，NMOS管M p3的柵極連接 偏置電壓Vpl。
[0010] 作為一種優(yōu)選方式：第三輔助運(yùn)放BN電路與第四輔助運(yùn)放BN電路結(jié)構(gòu)相同，BN 電路中，NMOS管Mb7的柵極、NMOS管M B8的柵極連接到偏置電壓V b3, NMOS管Mb7的源極、NMOS 管Mb8的源極連接到NMOS管M B9的漏極，NMOS管M B9的源極接地，NMOS管M B9的柵極連接偏 置電壓Vb4, NMOS管Mb7的漏極、NMOS管M B2的源極連接xl端，NMOS管M B8的漏極、NMOS管 Mbi的源極連接yl端，NMOS管Mb2的漏極、PMOS管Mb3的漏極連接zl端，NMOS管M bi的漏極、 PMOS管Mbi的柵極連接，PMOS管M B3的柵極、PMOS管M B4的柵極連接偏置電壓V b2, PMOS管Mb3 的源極、PMOS管Mb5的漏極連接，PMOS管M B4的源極、PMOS管M B6的漏極連接，PMOS管M B5的 柵極、PMOS管Mb6的柵極連接到偏置電壓V bl，PMOS管Mb5的源極、PMOS管M B6的源極連接電 源 VDD。
[0011] 本發(fā)明的有益效果是：本法在提高輸出擺幅的同時(shí)，減小信號(hào)主通路上的寄生電 容，提高整個(gè)運(yùn)放的電路速度。將該運(yùn)算放大器應(yīng)用于視頻處理的ADC中，可提高ADC的速 度，滿足視頻處理的要求，并具有低功耗，動(dòng)態(tài)范圍大等特點(diǎn)。
【附圖說明】
[0012] 圖1是本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013] 圖2是本發(fā)明的第一輔助運(yùn)放BP電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014] 圖3是本發(fā)明的第三輔助運(yùn)放BN電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015] 圖4是本發(fā)明的電壓共模反饋電路圖（CMFB);
[0016] 圖5是本發(fā)明的整個(gè)運(yùn)放建立時(shí)間的波形圖；
[0017]圖6是本發(fā)明整個(gè)運(yùn)放的增益相位波特圖；
[0018] 圖7是本發(fā)明采樣保持電路的輸出信號(hào)頻譜圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 本說明書所附圖式所繪示的結(jié)構(gòu)、大小和比例等，均僅用以配合說明書所揭示的 內(nèi)容，以供熟悉此技術(shù)的人士閱讀和理解，并非用來限定本發(fā)明可以實(shí)施的限定條件，因此 不具有技術(shù)上的實(shí)質(zhì)意義，任何結(jié)構(gòu)的修飾、大小的改變和比例關(guān)系的調(diào)整，在不影響本發(fā) 明所能產(chǎn)生的功效以及本發(fā)明所能實(shí)現(xiàn)的目的的前提條件下，均應(yīng)仍落在本發(fā)明所揭示的 技術(shù)內(nèi)容所能涵蓋的范圍內(nèi)。另外，本說明書中所引用的諸如"上"、"下"、"左"、"右"以及 "一"等用語，也僅僅是為了便于敘述的明了，而不是用來限定本發(fā)明可以實(shí)施的范圍，其 相對(duì)關(guān)系的調(diào)整或更改在無實(shí)質(zhì)變更技術(shù)內(nèi)容的前提下，應(yīng)當(dāng)也視為本發(fā)明可以實(shí)施的范 疇。本發(fā)明中所有標(biāo)注相同的節(jié)點(diǎn)代表同一個(gè)節(jié)點(diǎn)。
[0020] 本發(fā)明主體采用折疊式增益提高結(jié)構(gòu)。BN和BP為輔助運(yùn)放，其中BN為電流型輔 助運(yùn)放，BP采用傳統(tǒng)的折疊式共源共柵結(jié)構(gòu)。電流共模反饋電路接于主運(yùn)放的札與M 2的 漏極，通過調(diào)節(jié)主運(yùn)放支路電流對(duì)輸出信號(hào)的共模電平進(jìn)行調(diào)節(jié)。CMFB為電壓共模反饋電 路，接于電流共模反饋的凡與M 1(|的柵極檢測(cè)輸出信號(hào)共模電平。
[0021] 如圖1所示，一種流水線ADC中寬帶電流型運(yùn)算放大器，NMOS管札的柵極、NMOS 管仏的柵極連接到偏置電壓V b3, NMOS管札的源極、NMOS管M 2的源極連接到NMOS管M 13的 漏極，NMOS管M13的源極接地，NMOS管M 13的柵極連接偏置電壓V b2, NMOS管札的漏極、NMOS 管M3的源極連接第一輔助運(yùn)放BP的y2端、控制電流I i端，NMOS管M 2的漏極、NMOS管M 4的 源極連接第二輔助運(yùn)放BP的y2端和控制電流12端，第一輔助運(yùn)放BP的x2端接于所述第 二輔助運(yùn)放BP的x2端，匪OS管M 3的柵極連接第一輔助運(yùn)放BP的z2端，NMOS管M 4的柵 極連接第二輔助運(yùn)放BP的z2端，NMOS管％的漏極、PMOS管M 5的漏極連接到輸出信號(hào)V < NMOS管仏的漏極、PMOS管M 6的漏極連接到輸出信號(hào)V "，PMOS管M5的柵極連接到第三輔 助運(yùn)放BN的zl端，PMOS管M6的柵極連接到第四輔助運(yùn)放BN的zl端，PMOS管M 5的源極、 PMOS管馬的漏極、NMOS管M 15的漏極連接到第三輔助BN的yl端，PMOS管M 6的源極、PMOS 管凡的漏極、NMOS管M 14的漏極連接到第四輔助BN的yl端，第三輔助BN的xl端連接第四 輔助BN的xl端，PMOS管馬的柵極、PMOS管M 8的柵極連接到偏置電壓V bl，PMOS管馬的源 極、PMOS管凡的源極連接電源V DD，NMOS管M14的源極、NMOS管M 15的源極連接NMOS管M 16的 漏極，NMOS管M14的柵極連接輸入信號(hào)V in，NMOS管M15的柵極連接輸入信號(hào)V ip，NMOS管M16 的源極接地，NMOS管M16的柵極連接偏置電壓V b4，控制電流I1端和控制電流12端連接到電 流共模反饋電路，電流共模反饋電路連接電壓共模反饋電路CMFB，電壓共模反饋電路CMFB 連接到輸出信號(hào)Vtjp和輸出信號(hào)V %。所述電流共模反饋電路中，NMOS管凡的源極、NMOS管 Mltl的源極接地，NMOS管M 9的柵極、NMOS管M 9的柵極連接電壓共模反饋電路CMFB的V