一种适用于高速全差分运算放大器的共模反馈电路的制作方法

本发明涉及模拟集成模块，尤其涉及一种适用于高速全差分运算放大器的共模反馈电路。

背景技术：

1、随着集成电路领域的发展，集成电路的设计对性能和稳定性的要求也越来越高。全差分运算放大器由于其高度对称匹配性，具有优秀的抗噪声能力和抗共模干扰能力，常被用于模数转换器的驱动电路。然而，由于实际工艺制造中，器件存在有失配和寄生的影响，全差分运算放大器并不能达到理想的共模抑制效果。由此，设计中常用共模反馈电路稳定全差分运算放大器的共模电平。但共模反馈电路的加入，势必会对整体电路的稳定性提出挑战，尤其在高速运算放大器中，对高速性能和稳定性有着更高的要求。

技术实现思路

1、针对现有技术中所存在的不足，本发明提供了一种适用于高速全差分运算放大器的共模反馈电路，具有更大的单位增益带宽、更高的摆率和更好的稳定性。

2、本发明提供一种适用于高速全差分运算放大器的共模反馈电路，所述高速全差分运算放大器包括共射共基放大级电路和ab类输出级电路；所述共模反馈电路包括共模信号采集模块、共模放大模块、共模反馈模块和频率补偿模块；

3、所述共射共基放大级电路，用于放大输入信号；

4、所述ab类输出级电路，连接所述共射共基放大级电路的输出端；

5、所述共模信号采集模块，用于采集所述高速全差分运算放大器的共模输出信号；

6、所述共模放大模块，连接所述共模信号采集模块的输出端，用于接收共模输出信号，与共模参考电压进行比较得到输出信号；

7、所述共模反馈模块，连接所述共模放大模块的第二输出端，用于控制高速全差分运算放大器内各节点共模电平；

8、所述频率补偿模块包括第十二npn三极管、两个第一电容和两个第二电容；

9、所述第十二npn三极管的基极和集电极相连，并连接所述共模放大模块的第一输出端，然后连接两个所述第一电容的一端，两个所述第一电容的另一端分别与所述共射共基放大级电路的第一输出端和第二输出端相连；

10、两个所述第二电容的一端分别与所述共射共基放大级电路的第一输出端和第二输出端相连，两个所述第二电容的另一端接地，所述第一电容和第二电容用于对所述高速全差分运算放大器的共模响应环路和差模响应环路同时进行补偿。

11、可选地，所述共射共基放大级电路包括：

12、第一npn三极管、第二npn三极管、第三npn三极管、第四npn三极管、第五npn三极管、第一pnp三极管、第二pnp三极管、第三pnp三极管、第四pnp三极管、第一电阻和第二电阻；

13、所述第一npn三极管的基极为同向输入端，所述第一npn三极管的发射极与所述第一电阻的一端相连，所述第一npn三极管的集电极与所述第一pnp三极管的集电极和所述第三pnp三极管的发射极相连；

14、所述第二npn三极管的基极为反向输入端，所述第二npn三极管的发射极与所述第二电阻的一端相连，所述第二npn三极管的集电极与所述第二pnp三极管的集电极和所述第四pnp三极管的发射极相连；

15、所述第一电阻和所述第二电阻的另一端与所述第三npn三极管的集电极相连；

16、所述第三npn三极管的基极连接第三偏置电压，发射极接地；

17、所述第一pnp三极管、所述第二pnp三极管的基极连接第一偏置电压，发射极连接电源电压；

18、所述第三pnp三极管、所述第四pnp三极管的基极连接第二偏置电压，所述第三pnp三极管、所述第四pnp三极管的集电极分别与所述第四npn三极管、第五npn三极管的集电极相连，且分别为第一输出端和第二输出端；

19、所述第四npn三极管和所述第五npn三极管的基极与所述共模放大模块的第二输出端相连。

20、可选的，所述ab类输出级电路包括：

21、第六npn三极管、第七npn三极管、第八npn三极管、第九npn三极管、第十npn三极管、第十一npn三极管、第五pnp三极管、第六pnp三极管、第七pnp三极管、第八pnp三极管、第九pnp三极管和第十pnp三极管；

22、所述第六npn三极管、所述第五pnp三极管的基极均与所述共射共基放大级电路的第一输出端相连，所述第六npn三极管的发射极与所述第七pnp三极管的集电极相连，所述第五pnp三极管的发射极与所述第八npn三极管的集电极相连，所述第六npn三极管、所述第五pnp三极管的集电极分别与连接正电源电压、负电源电压；

23、所述第七npn三极管、所述第六pnp三极管的基极与均所述共射共基放大级电路的第二输出端相连，所述第七npn三极管的发射极与所述第九npn三极管的集电极相连，所述第六pnp三极管的发射极与所述第八pnp三极管的集电极相连，所述第七npn三极管、所述第六pnp三极管的集电极分别连接正电源电压、负电源电压；

24、所述第十npn三极管、所述第九pnp三极管的基极分别与所述第五pnp三极管和第六npn三极管的发射极相连，发射极为反相输出端，集电极分别连接正电源电压和负电源电压；

25、所述第十一npn三极管、所述第十pnp三极管的基极分别与所述第六pnp三极管、所述第七npn三极管的发射极相连，发射极为同相输出端，集电极分别连接正电源电压和负电源电压；

26、所述第七pnp三极管、所述第八pnp三极管的基极连接第一偏置电压，发射极连接正电源电压；

27、所述第八npn三极管、第九npn三极管的基极连接第三偏置电压，发射极连接负电源电压。

28、可选的，所述共模信号采集模块包括：

29、第一三电阻、第四电阻、第三电容和第四电容；

30、所述三电阻和所述第三电容并联，且与所述ab类输出级电路的反相输出端连接；

31、所述第四电阻和所述第二四电容并联，且与所述ab类输出级电路的同相输出端连接。

32、可选的，所述共模放大模块包括：

33、第十一pnp三极管、第十二pnp三极管、第五电阻和第六电阻；

34、所述第十一pnp三极管的基极与所述共模信号采集模块的输出端相连，发射极与所述第五电阻的一端相连，集电极为第一输出端；

35、所述第十二pnp三极管的基极连接共模参考电压，发射极与所述第六电阻的一端相连，集电极为第二输出端；

36、所述第五电阻和所述第六电阻的另一端与所述电流偏置模块的输出端连接。

37、可选的，所述共模反馈模块包括第十三npn三极管；

38、所述第十三npn三极管的基极和集电极相连，并连接所述共模放大模块的第二输出端，且与所述第四npn三极管和所述第五npn三极管的基极相连。

39、可选的，所述共模反馈电路还包括电流偏置模块，所述电流偏置模块包括第十三pnp三极管；

40、所述第十三pnp三极管的集电极为输出端，基极连接第一偏置电压，发射极接正电源电压。

41、可选的，所述共模反馈电路还包括偏置电流消除模块，所述偏置电流消除模块包括：

42、第一电流源和第二电流源；

43、所述第一电流源与所述第十一pnp三极管的基极相连；所述第二电流源与所述第十二pnp三极管的基极相连。

44、相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：本发明中的偏置电流消除模块，减小了由于晶体管自身基极电流对于共模放大模块、共模反馈模块造成的误差；同时，本发明还提出了频率补偿模块，分别利用共模信号采集模块输出信号与共模放大模块第一输出端的信号通过不同的电容连接至高速全差分运算放大器中共射共基放大级电路的输出端，使得高速全差分运算放大器的共模电压稳定；该频率补偿模块的提出，使得高速全差分运算放大器和共模反馈模块可以共用补偿电容，节省了芯片面积；两条补偿线路对高速全差分运算放大器的效果相同，不影响本来高速全差分运算放大器的频率特性；两条补偿线路对共模反馈模块的效果不同，从共模放大模块引出的补偿线路在共模响应环路中引入了一个低频的零点，其对共模响应环路稳定性有较大的贡献；另外，本发明通过在共模放大模块中引入了射极反馈电阻，提高共模放大模块的线性度和共模响应环路的稳定性，可以使用更小的补偿电容以获取更大的摆率。