CN101373956B - 两级放大器的共模反馈电路频率补偿方法 - Google Patents

两级放大器的共模反馈电路频率补偿方法 Download PDF

Info

Publication number
CN101373956B
CN101373956B CN2008102223649A CN200810222364A CN101373956B CN 101373956 B CN101373956 B CN 101373956B CN 2008102223649 A CN2008102223649 A CN 2008102223649A CN 200810222364 A CN200810222364 A CN 200810222364A CN 101373956 B CN101373956 B CN 101373956B
Authority
CN
China
Prior art keywords
amplifier
common mode
circuit
dual
stage
Prior art date
Application number
CN2008102223649A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101373956A (zh
Inventor
王自强
陈曦
张春
王志华
Original Assignee
清华大学
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 清华大学 filed Critical 清华大学
Priority to CN2008102223649A priority Critical patent/CN101373956B/zh
Publication of CN101373956A publication Critical patent/CN101373956A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101373956B publication Critical patent/CN101373956B/zh

Links

Abstract

本发明公开了属于模拟集成电路设计领域的一种两级放大器的共模反馈电路频率补偿方法。在两级放大器中使用一个共模反馈电路,以减少反馈电路的面积和功耗;两级放大器采用全差分输入输出结构;差分输出端用来对共模输出电平取样;其第一级放大电路存在可控偏置电路,共模反馈的控制信号通过该可控偏置电路同时控制放大器第一级和第二级共模输出电平,反馈放大器采用带有密勒补偿的两级运算放大器实现。该环路中的反馈放大器产生的左半平面零点和主放大器中的某个左半平面极点相消,从而构成了稳定的补偿环路。优点包括更少的反馈电路元件、更低的反馈电路功耗、更高的低频环路增益以及更好的补偿相位裕度。

Description

两级放大器的共模反馈电路频率补偿方法
技术领域
[0001] 本发明属于模拟集成电路设计领域,特别涉及一种两级放大器的共模反馈电路频 率补偿方法。
背景技术
[0002] 当前的集成放大器设计一般采用全差分结构,该结构能够抑制共模干扰及噪声。 然而差分放大器的共模输出电平由于制造工艺、工作电压及温度等因素的影响会偏离设计 值,因此需要共模反馈电路确定输出直流电平。在设计共模反馈电路时需要考虑环路的稳 定性。
[0003] 对于两级放大器,第一级和第二级的输出节点分别对应一个主极点,这两个输出 节点被称为“高阻”节点,其直流电平容易受到影响而偏离设计值,因此需要共模反馈电路 同时稳定两级输出节点的直流电平。如图1的两级放大器,考虑到共模反馈电路的稳定性, 每一级各自构成一个反馈电路。两个反馈电路增加了电路的面积和功耗。 [0004] 如果两级放大器只使用一个共模反馈电路,如图2所示,那么环路中存在多个极 点,环路的低频增益和相位裕度之间存在矛盾。主放大器中存在Rl-Cl构成的极点P1, R2-C2构成的极点P2,此外又增加了反馈放大器中R3-C3构成的极点P3。如果提高共模反 馈电路低频增益,则要求反馈放大器具有高增益,在一定功耗下,反馈放大器带宽较小,共 模反馈电路的相位裕度更加减小;如果提高共模反馈电路的相位裕度,则要求反馈放大器 具有大带宽,在一定功耗下,其增益降低,共模反馈电路低频增益也随之下降,环路稳定共 模输出电平的能力变差。
发明内容
[0005] 本发明的目的是提供一种两级放大器的共模反馈电路频率补偿方法,其特征在 于,在两级放大器中使用一个共模反馈电路,该两级放大器的第一级输出端存在极点P1,第 二级输出端存在极点P2,在共模反馈放大器中,采用带有密勒补偿的两级运算放大器结构, 产生极点P3,三个极点之间应满足fp3 < fp2 < fpl ;密勒补偿电容串联电阻接在共模反馈放 大器第一和第二输出级之间,共模反馈放大器产生的左半平面零点抵消两级放大器中的极 点,使得共模反馈电路具有较大的相位裕度,共模输出电平的能力增强;
[0006] 共模反馈放大器采用全差分输入输出结构;差分输出端用来对共模输出电平取 样,共模反馈放大器的输入信号来源于两级放大器差分输出端提供的共模输出电平;共模 反馈放大器的输出信号控制两级放大器中第一级的可控偏置电路,共模反馈的控制信号通 过该可控偏置电路同时控制共模反馈放大器第一级和第二级共模输出电平,以减少反馈电 路的面积和功耗。
[0007] 本发明的有益效果,在两级放大器中使用一个共模反馈电路,反馈放大器产生的 左半平面零点抵消主放大器中的极点,使得共模反馈电路具有较大的相位裕度,提高稳定 性。附图说明
[0008] 图1是两级放大器各级分别使用共模反馈电路的结构图
[0009] 图2是两级放大器使用一个共模反馈电路的结构图
[0010] 图3是带有本发明提出的共模反馈电路频率补偿方案的一个示例性电路
具体实施方式
[0011] 图3描述了一个带有共模反馈电路的两级放大器的示意性电路。左边是两级放大 器结构,其中Vin+和vin_是两级放大器的差分输入端,v。ut+和v。ut_是两级放大器的差分输出 端。两级放大器的第一级采用跨导增强电路提高输入管的等效跨导,使用源极负反馈电阻 降低输入管跨导的失真,节点①和②是第一级放大器输出。第二级放大器采用共源结构,节 点③和④是第二级放大器输出。V。mfb是共模反馈电路中反馈放大器的输出控制信号,该信 号加在两级放大器的MOS管的栅极上,同时实现对节点①_④的共模输出电平的控制。
[0012] 右边是共模反馈电路中的反馈放大器的V。ut+和V。ut_分别加在两个电阻的左端,实 现反馈放大器对两级放大器共模输出电平的取样功能。反馈放大器采用两级运算放大器结 构。第一级采用差分输入-单端输出结构,节点⑤是输出。第二级采用共源结构,节点⑥是 输出。节点⑤和节点⑥之间接有串联的电容(^和电阻Rc,电容Cc实现反馈放大器的密勒补 偿,使得节点⑤成为反馈放大器的主极点,而节点⑥对应的极点在补偿后移到高频,可以忽 略。电阻Rc消除了密勒补偿带来的右半平面零点,适当选择Rc的值,又产生了一个左半平 面的零点。
[0013] 在图3所示的带有共模反馈电路的两级放大器中,从节点③④开始,共模输出电 平经过电阻取样后的信号,通过反馈放大器的两级放大,先后经过节点⑤和节点⑥,又返回 控制主放大器,再通过主放大器的两级放大,先后经过节点①②和节点③④,到达主放大器 的输出级。因此电路中的共模反馈电路历经③④、⑤、⑥、①②等各个节点。
[0014] 该共模反馈电路的低频增益等于反馈放大器的低频增益和主放大器中共模信号 输出-输入通路增益的乘积。由于反馈放大器低频增益较高,因此整个共模反馈电路的低 频增益也较高,环路稳定共模输出电平的能力较强。
[0015] 再对该共模反馈电路的稳定性进行分析。从分析环路上的零极点入手,由于两级 放大器结构的对称性,节点①②对应一个主极点P1,节点③④对应一个主极点P2,节点⑤ 对应反馈放大器密勒补偿之后产生的极点P3,此外还有密勒补偿之后产生的左半平面零点 Z1,其它的高频极点予以忽略。在本示例电路中,极点频率大小满足fp3<fp2<fpl。fp3是 整个共模环路的主极点,而通过适当设置使得左半平面的零点Zl和P2相消,从而提高环路 的相位裕度,使其达到稳定。

Claims (1)

  1. 一种两级放大器的共模反馈电路频率补偿方法,其特征在于,在两级放大器中使用一个共模反馈电路,该两级放大器的第一级输出端存在极点P1,第二级输出端存在极点P2,在共模反馈放大器中,采用带有密勒补偿的两级运算放大器结构,产生极点P3,三个极点之间应满足fp3<fp2<fp1;密勒补偿电容串联电阻接在共模反馈放大器第一和第二输出级之间,共模反馈放大器产生的左半平面零点抵消两级放大器中的极点,使得共模反馈电路具有较大的相位裕度,共模输出电平的能力增强;共模反馈放大器采用全差分输入输出结构;差分输出端用来对共模输出电平取样,共模反馈放大器的输入信号来源于两级放大器差分输出端提供的共模输出电平;共模反馈放大器的输出信号控制两级放大器中第一级的可控偏置电路,共模反馈的控制信号通过该可控偏置电路同时控制共模反馈放大器第一级和第二级共模输出电平,以减少反馈电路的面积和功耗。
CN2008102223649A 2008-09-17 2008-09-17 两级放大器的共模反馈电路频率补偿方法 CN101373956B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2008102223649A CN101373956B (zh) 2008-09-17 2008-09-17 两级放大器的共模反馈电路频率补偿方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2008102223649A CN101373956B (zh) 2008-09-17 2008-09-17 两级放大器的共模反馈电路频率补偿方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101373956A CN101373956A (zh) 2009-02-25
CN101373956B true CN101373956B (zh) 2010-09-29

Family

ID=40447933

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2008102223649A CN101373956B (zh) 2008-09-17 2008-09-17 两级放大器的共模反馈电路频率补偿方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN101373956B (zh)

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101951234A (zh) * 2010-08-26 2011-01-19 上海南麟电子有限公司 放大器、提高其共模反馈环路相位裕度方法、射频接收芯片
CN101938256B (zh) * 2010-09-03 2012-12-26 清华大学 全集成双频带可配置射频功率放大器
CN102545805B (zh) * 2010-12-27 2017-05-24 无锡华润上华半导体有限公司 两级运算放大器
CN102394580B (zh) * 2011-09-16 2015-03-04 复旦大学 一种带有启动电路的部分共模反馈全差分运算放大器
CN103138691B (zh) * 2011-11-23 2016-04-13 上海华虹宏力半导体制造有限公司 一种反馈运算放大器
CN102707755B (zh) * 2012-05-30 2016-12-14 西安航天民芯科技有限公司 一种内置补偿电容的线性电压调整器
CN102916657B (zh) * 2012-10-24 2015-08-19 四川和芯微电子股份有限公司 高频带宽放大电路
CN103825565B (zh) * 2012-11-16 2016-10-26 上海华虹宏力半导体制造有限公司 运算放大器
CN103219961B (zh) * 2013-04-10 2015-10-28 中国科学院微电子研究所 一种带宽可调的运算放大器电路
CN103633954B (zh) * 2013-11-13 2016-07-13 电子科技大学 一种两级运算放大器
CN104270107B (zh) * 2014-10-28 2017-02-22 李梦雄 一种有源前馈电路构成频率补偿的差分运算放大器
CN105720927B (zh) 2016-01-21 2018-03-27 中国电子科技集团公司第二十四研究所 一种频率补偿的跨导放大器
CN105915187B (zh) * 2016-04-11 2018-10-16 黄伟 温度信号采集放大器
CN105651402B (zh) * 2016-04-11 2018-11-27 遵化市遵美味食品有限公司 一种温度预警设备
CN105890772B (zh) * 2016-04-11 2019-03-22 镇雄易和互联有限公司 一种远程温度信息报警系统
CN105763625B (zh) * 2016-04-11 2019-02-15 宁夏嘉友信通信息技术有限公司 一种温度信息采集系统
CN108599728B (zh) * 2018-05-10 2021-04-02 电子科技大学 一种具有限流和钳位功能的误差放大器
CN111431525A (zh) * 2020-06-12 2020-07-17 成都锐新科技有限公司 一种有源相控阵雷达的pll

Also Published As

Publication number Publication date
CN101373956A (zh) 2009-02-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Duque-Carrillo et al. 1-V rail-to-rail operational amplifiers in standard CMOS technology
Leung et al. Nested Miller compensation in low-power CMOS design
Fan et al. A 1.8$\mu $ W 60 nV $/\surd $ Hz Capacitively-Coupled Chopper Instrumentation Amplifier in 65 nm CMOS for Wireless Sensor Nodes
US7586373B2 (en) Fully differential class AB amplifier and amplifying method using single-ended, two-stage amplifier
Palumbo et al. Design methodology and advances in nested-Miller compensation
US7292095B2 (en) Notch filter for ripple reduction in chopper stabilized amplifiers
US7902900B2 (en) Limiting amplifiers
Rojas-González et al. Design of a class D audio amplifier IC using sliding mode control and negative feedback
Grasso et al. Improved reversed nested Miller frequency compensation technique with voltage buffer and resistor
CN101471632B (zh) 环路增益可控的自偏置低压运算跨导放大器电路
CN203457107U (zh) 放大器
CN101222209B (zh) 可编程增益放大器的动态补偿方法与相关装置
US7576610B2 (en) Operational amplifier of class AB
CN101677230B (zh) 三级频率补偿运算放大器
Lee et al. Advances in active-feedback frequency compensation with power optimization and transient improvement
US7884671B2 (en) Low power operational amplifier
Saxena et al. Compensation of CMOS op-amps using split-length transistors
US7843263B2 (en) Power amplifier with noise shaping function
CN102307039B (zh) 可配置片上有源rc滤波装置
CN102783026A (zh) 用于具有大动态范围的轨条对轨条比较器的偏移校准及精度磁滞
JP2008153744A (ja) 全差動増幅器
US8072262B1 (en) Low input bias current chopping switch circuit and method
US7557651B2 (en) Dual transconductance amplifiers and differential amplifiers implemented using such dual transconductance amplifiers
CN101662264B (zh) 一种低功耗大摆幅开关型运算放大器
CN102176659B (zh) 跨导增强的回收电流折叠mos管共源共栅放大器

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C10 Entry into substantive examination
GR01 Patent grant
C14 Grant of patent or utility model
ASS Succession or assignment of patent right

Owner name: SHENZHEN INSTITUTE OF STINGHUA UNIVERSITY

Free format text: FORMER OWNER: TSINGHUA UNIVERSITY

Effective date: 20120921

C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20120921

Address after: 518000 Nanshan District hi tech Industrial Zone, Guangdong, China, Shenzhen

Patentee after: Shenzhen Institute of Stinghua University

Address before: 100084 Beijing 100084-82 mailbox

Patentee before: Tsinghua University

COR Change of bibliographic data

Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: 100084 HAIDIAN, BEIJING TO: 518000 SHENZHEN, GUANGDONG PROVINCE

EXPY Termination of patent right or utility model
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20100929

Termination date: 20150917