共模反饋電路的製作方法
2023-07-15 01:02:56
專利名稱：共模反饋電路的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種反饋電路，尤指一種共模反饋電路。
背景技術：
共模反饋電路通常用來穩定全差分模擬電路的共模電壓。兩個差分輸出電壓的平 均電壓與共模參考電壓相比較產生的差分電流反饋調整共模電壓。請參閱圖1，圖1為現有的共模反饋電路。其包括一電源端VDD、一接地端GND、兩 輸入端Vin+與Vin-、兩輸出端Voutl與Vout2、兩電阻R、五個場效應管M11、M12、M13、M14、 M15及一運算放大器。該電路通過兩個電阻R檢測一輸出共模電壓Vcm，並將其與一輸入的參考電壓 Vref通過該運算放大器進行比較，強制Vcm等於Vref，該運算放大器輸出反饋至該電流偏 置M13，調節該M13的電流等於該Mil及M12的電流之和，從而實現共模反饋。使用該電路實現共模反饋所佔的矽片面積很大，不利於集成，另外將使輸出的負 載增大降低了增益。
發明內容鑑於以上內容，有必要提供一種結構簡單的共模反饋電路。—種共模反饋電路，包括一放大電路、一連接所述放大電路的偏置電路及一連接 所述放大電路與所述偏置電路的反饋迴路，所述反饋迴路包括一第一場效應管Ml、連接所 述第一場效應管Ml的一第八場效應管M1B、一第十場效應管M2B及一連接所述第八場效應 管M1B及所述第十場效應管M2B的第十一場效應管MFB，所述共模反饋電路的一共模電壓值 通過所述第十一場效應管MFB進行調節。優選地，所述第一場效應管Ml的柵極連接所述第十一場效應管MFB的源級，其漏 極連接所述第八場效應管M1B及所述第十場效應管M2B的源級，其源級接地。優選地，所述第八場效應管M1B與所述第十場效應管M2B的柵極分別連接兩輸入 端，所述第八場效應管M1B與所述第十場效應管M2B的漏極連接所述第十一場效應管MFB 的柵極及漏極。優選地，所述放大電路包括所述第一場效應管Ml、一第四場效應管M4、一連接所 述第四場效應管M4的第六場效應管M6、一連接所述第四場效應管M4的第七場效應管M1A 及一連接所述第六場效應管M6的第九場效應管M2A。 優選地，所述第七場效應管M1A的柵極與所述第八場效應管M1B的柵極相連，並共 同連接至一輸入端，所述第九場效應管M2A的柵極與所述第十場效應管M2B的柵極相連，並 共同連接至另一輸入端。 優選地，所述第七場效應管M1A的源級及所述第九場效應管M2A的源級連接所述 第一場效應管Ml的漏極及所述第八場效應管M1B、所述第十場效應管M2B的源級，所述第七 場效應管M1A的漏極及所述第九場效應管M2A的漏極分別連接兩輸出端。[0013]優選地，所述偏置電路包括所述第一場效應管Ml、一連接所述第一場效應管Ml的 第二場效應管M2、一連接所述第二場效應管M2的第三場效應管M3、連接所述第三場效應管 M3的一第四場效應管M4、一第五場效應管M5及一第六場效應管M6。優選地，所述第一場效應管Ml的柵極與所述第二場效應管M2的漏極相連，所述第 一場效應管Ml的源極與第二場效應管M2的源極相連，所述第二場效應管M2的柵極輸入一 偏置電壓。優選地，所述第三場效應管M3的柵極與漏極連接所述第十一場效應管MFB的漏 極，所述第三場效應管M3的柵極連接所述第四場效應管M4、第五場效應管M5及第六場效應 管M6的柵極，所述第三場效應管M3的源級連接所述第四場效應管M4、第五場效應管M5及 第六場效應管M6的源級，並共同連接一電源端。優選地，所述第十一場效應管MFB的柵極與所述第五場效應管M5的漏極相連，所 述第十一場效應管MFB的源級與所述第二場效應管M2的漏極相連。相對現有技術，本實用新型共模反饋電路結構簡單，無需外圍反饋電路，且無需輸 入的參考電壓即可實現共模反饋。
圖1為傳統的共模反饋電路的電路圖。圖2為本實用新型共模反饋電路較佳實施方式的電路圖。
具體實施方式
請參閱圖2，本實用新型共模反饋電路較佳實施方式包括一第一場效應管Ml、第 二場效應管M2、第三場效應管M3、第四場效應管M4、第五場效應管M5、第六場效應管M6、第 七場效應管M1A、第八場效應管M1B、第九場效應管M2A、第十場效應管M2B、第十一場效應管 MFB，兩輸入端Vin+與Vin-及兩輸出端0UTA與0UTB。其中，第一場效應管Ml、第四場效應 管M4、第六場效應管M6、第七場效應管M1A及第九場效應管M2A構成一放大電路；第一場效 應管Ml、第二場效應管M2、第三場效應管M3、第四場效應管M4、第五場效應管M5及第六場 效應管M6構成一偏置電路，用於設置工作環境；第一場效應管Ml、第八場效應管M1B、第十 場效應管M2B及第十一場效應管MFB構成一反饋迴路。該電路的具體連接關係如下第一場效應管Ml的柵極與第二場效應管M2的漏極 相連，第一場效應管Ml的源極與第二場效應管M2的源極相連，並共同連接至一接地端GND， 第一場效應管Ml的漏極與第八場效應管M1B、第十場效應管M2B、第七場效應管M1A及第九 場效應管M2A的源級相連，第八場效應管M1B、第十場效應管M2B的柵極分別連接兩輸入端 Vin+與Vin-，第七場效應管M1A、第九場效應管M2A的柵極分別連接兩輸入端Vin+與Vin-， 第八場效應管M1B、第十場效應管M2B的漏極與第五場效應管M5的漏極相連，第七場效應 管M1A、第九場效應管M2A的漏級分別連接兩輸出端0UTA與0UTB，第十一場效應管MFB的 柵極與第五場效應管M5的漏極相連，第十一場效應管MFB的源級與第二場效應管M2的漏 極相連，第十一場效應管MFB的漏極與第三場效應管M3的漏極相連，第三場效應管M3的源 級與第四場效應管M4、第五場效應管M5、第六場效應管M6的源級相連，並共同連接至一電 源端VDD，第三場效應管M3的柵極與第四場效應管M4、第五場效應管M5、第六場效應管M6的柵極相連，第四場效應管M4的漏極連接輸出端0UTA，第六場效應管M6的漏極連接輸出端 0UTB，第二場效應管M2的柵極輸入一偏置電壓VBIAS。該電路中的場效應管的類型如圖中所示第一場效應管Ml、第二場效應管M2、第 七場效應管M1A、第八場效應管M1B、第九場效應管M2A、第十場效應管M2B、第i^一場效應 管MFB為N型場效應管(NM0S)，第三場效應管M3、第四場效應管M4、第五場效應管M5、第六 場效應管M6為P型場效應管(PM0S)。其中，N型場效應管(NM0S)可更換為P型場效應管 (PM0S), P型場效應管(PM0S)可更換為N型場效應管(NM0S)進行工作。且這些場效應管 可根據需要變更為能夠實現同樣功能的開關元件或電路。該電路與傳統共模反饋電路相比，其特點是無需外圍反饋電路即可實現共模反 饋，其反饋環路為MFB、Ml、M1B、M2B，其共模電壓值可以通過場效應管MFB進行調節。現分 析如下1)共模電壓假設流過場效應管M2的電流為I，場效應管M4、M5、M6的鏡像電流為21，MIA (M2A) 的寬長比為M1B(M2B)的2倍，以此保證輸入管的靜態工作點相同。由於流過場效應管Ml 的電流為61，可以得到其柵極電壓Vgl = Vthn+sqrt (61/( u nCox (ff/L) 1))由於流過場效應管MFB的電流為I，其柵極電壓Vmfb = Vthn『 +Vgl+sqrt(1/(u nCox(ff/L)fb))= Vthn' +Vthn+sqrt(61/(u nCox(ff/L)1))+sqrt(1/(u nCox(ff/L)fb))一般我們選擇(ff/L) fb > > (ff/L) 1所以sqrt(61/(u nCox(ff/L)1)) > > sqrt(1/(u nCox(ff/L)fb))貝 ljVmfb ^ Vthn' +Vthn+sqrt (61/(u nCox (ff/L) 1))其中Vthn'考慮了襯偏效應的閾值，此時的共模電壓較高，若採用PM0S為輸入 管，則可以將其降低為 2Vthn+sqrt (61/( u pCox (ff/L) 1))。由於Vthn'與Vthn受工藝影響，P nCox也隨工藝變化，兩者會為Vmfb的靜態工 作電壓值和溫度係數提供一定的自補償作用，此外，我們選擇適當的電流偏置，能夠提供更 好的補償，使得Vmfb隨溫度和工藝的變化更小。由此可知，本電路結構可以得到穩定的共 模電壓值。其中，Vthn代表NM0S的閾值電壓，U n代表電子遷移率，Cox代表柵氧化層單位面 積電容，(W/L)l代表第一場效應管Ml的寬長比，Vthn'代表帶有襯偏效應的NM0S的閾值 電壓，(W/L)fb代表第十一場效應管MFB的寬長比。2)共模反饋增益其反饋環路為M1B，M2B, MFB, Ml，其增益可表示成Acm = gml*ro5*gmfb*ro2/(1+(gmfb+gmfbb)ro2) ^ gml*ro5其中，gml代表第一場效應管Ml的跨導，ro5代表第五場效應管M5的小信號電阻， gmfb代表第i^一場效應管MFB的跨導，ro2代表第二場效應管M2的小信號電阻，gmfbb代表第十一場效應管MFB的襯偏效應的跨導。 該共模反饋電路結構簡單，無需外圍反饋電路，且無需輸入的參考電壓即可實現 共模反饋。
權利要求一種共模反饋電路，其特徵在於所述共模反饋電路包括一放大電路、一連接所述放大電路的偏置電路及一連接所述放大電路與所述偏置電路的反饋迴路，所述反饋迴路包括一第一場效應管M1、連接所述第一場效應管M1的一第八場效應管M1B、一第十場效應管M2B及一連接所述第八場效應管M1B及所述第十場效應管M2B的第十一場效應管MFB，所述共模反饋電路的一共模電壓值通過所述第十一場效應管MFB進行調節。
2.如權利要求1所述的共模反饋電路，其特徵在於所述第一場效應管Ml的柵極連接 所述第十一場效應管MFB的源級，其漏極連接所述第八場效應管MlB及所述第十場效應管 M2B的源級，其源級接地。
3.如權利要求2所述的共模反饋電路，其特徵在於所述第八場效應管MlB與所述第 十場效應管M2B的柵極分別連接兩輸入端，所述第八場效應管MlB與所述第十場效應管M2B 的漏極連接所述第十一場效應管MFB的柵極及漏極。
4.如權利要求1所述的共模反饋電路，其特徵在於所述放大電路包括所述第一場效 應管Ml、一第四場效應管M4、一連接所述第四場效應管M4的第六場效應管M6、一連接所述 第四場效應管M4的第七場效應管MlA及一連接所述第六場效應管M6的第九場效應管M2A。
5.如權利要求4所述的共模反饋電路，其特徵在於所述第七場效應管MlA的柵極與 所述第八場效應管MlB的柵極相連，並共同連接至一輸入端，所述第九場效應管M2A的柵極 與所述第十場效應管M2B的柵極相連，並共同連接至另一輸入端。
6.如權利要求5所述的共模反饋電路，其特徵在於所述第七場效應管MlA的源級及 所述第九場效應管M2A的源級連接所述第一場效應管Ml的漏極及所述第八場效應管M1B、 所述第十場效應管M2B的源級，所述第七場效應管MlA的漏極及所述第九場效應管M2A的 漏極分別連接兩輸出端。
7.如權利要求1所述的共模反饋電路，其特徵在於所述偏置電路包括所述第一場效 應管Ml、一連接所述第一場效應管Ml的第二場效應管M2、一連接所述第二場效應管M2的 第三場效應管M3、連接所述第三場效應管M3的一第四場效應管M4、一第五場效應管M5及 一第六場效應管M6。
8.如權利要求7所述的共模反饋電路，其特徵在於所述第一場效應管Ml的柵極與所 述第二場效應管M2的漏極相連，所述第一場效應管Ml的源極與第二場效應管M2的源極相 連，所述第二場效應管M2的柵極輸入一偏置電壓。
9.如權利要求8所述的共模反饋電路，其特徵在於所述第三場效應管M3的柵極與漏 極連接所述第十一場效應管MFB的漏極，所述第三場效應管M3的柵極連接所述第四場效應 管M4、第五場效應管M5及第六場效應管M6的柵極，所述第三場效應管M3的源級連接所述 第四場效應管M4、第五場效應管M5及第六場效應管M6的源級，並共同連接一電源端。
10.如權利要求9所述的共模反饋電路，其特徵在於所述第十一場效應管MFB的柵極 與所述第五場效應管M5的漏極相連，所述第十一場效應管MFB的源級與所述第二場效應管 M2的漏極相連。
專利摘要一種共模反饋電路，包括一放大電路、一連接所述放大電路的偏置電路及一連接所述放大電路與所述偏置電路的反饋迴路，所述反饋迴路包括一第一場效應管M1、連接所述第一場效應管M1的一第八場效應管M1B、一第十場效應管M2B及一連接所述第八場效應管M1B及所述第十場效應管M2B的第十一場效應管MFB，所述共模反饋電路的一共模電壓值通過所述第十一場效應管MFB進行調節。該電路結構簡單，無需外圍反饋電路，且無需輸入的參考電壓即可實現共模反饋。
文檔編號H03F3/45GK201690419SQ20102018807
公開日2010年12月29日 申請日期2010年5月12日 優先權日2010年5月12日
發明者範方平 申請人:四川和芯微電子股份有限公司