CN102403967A - 一种高精度cmos单端输入到差分输出转换器 - Google Patents

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Abstract

一种具有高精度CMOS单端输入到差分输出信号转换器，如图(5)所示，由负载电阻R1，偏置电阻RB1、MOS晶体管M1-M8、和耦合电阻RF组成，其特征是将共模输出信号与一个参考共模偏压比较，如果共模输出信号偏离参考值，就会产生一个反馈回路来调节差分放大器偏置电流M3，使得共模输出回到参考值，这样共模输出信号就得到了有效控制。

Description

一种高精度CMOS单端输入到差分输出转换器
技术领域
本发明涉及一种集成电路中常用的单端输入到差分输出转换器，特别指的是一种具有高精度CMOS单端输入到差分输出信号转换器。
背景技术
集成电路经常用到单端输入信号经转换器转换成差分信号输出，如图(1)，现有的单端输入到差分输出转换技术是：一对NMOS管M1、M2构成差分放大器，两个相同的电阻R1从管M1和M2漏极耦合到电压源VCC，M1、M2栅极通过一对电阻RB1与直流偏压VBIAS1相连接，M2栅极还通过电容C2R接地，单端输入信号通过电容C1耦合到M1栅极，M3控制M1、M2的工作电流，由于M3漏极端的寄生电容和电流源M3有限的电阻值，使共模输入信号在高频没有得到有效抑制，差分输出的OUT、OUTB中含有没有抑制的共模输入信号，使得OUT、OUTB偏离差分信号，如图(2)，单端输入信号VIN等效于差分输入端加差分信号VIN/2和共模信号VIN/2，此时，M1栅极信号是VIN/2+VIN/2，M2栅极信号是VIN/2-VIN/2，等效于接地，这样差分信号VIN/2得到了有效放大，而共模信号VIN/2没有受到无限抑制，引起输出信号偏离差分信号。如图(3)，对于共模输入信号NIN/2，差分放大器等效于一个单端信号放大器，其中M1、M2等效于一个MOS器件，源极通过R3，Cp3接地，其中R3是电流源M3的电阻，Cp3是其漏极寄生电容，M1、M2漏极通过电阻R1、R2并联接到VCC。由于R3并非无限大，和C3在高频时阻值很小，使得共模输出信号VIN/2在输出OUTB时没有无限抑制，这样，差分放大器放大的共模输出信号和差分信号混在一起，导致输出信号的幅值和相位偏离差分信号。
发明内容
为了解决以上技术中存在的问题本发明提出了以下技术解决方案。
本发明的技术原理如图(4)所示，将共模输出信号与一个参考共模偏压比较，如果共模输出信号偏离参考值，就会产生一个反馈回路来调节差分放大器偏置电流M3，使得共模输出回到参考值，这样共模输出信号就得到了有效控制。此外，对于差分输入信号，差分放大器M1、M2源极等效于接地，因此反馈回路对于差分信号没有影响。
本发明的完整电路如图(5)所示，由负载电阻R1，偏置电阻RB1、MOS晶体管M1-M8、和耦合电阻RF组成。其中M8为偏置电流源，用来控制反馈回路放大器和输入差分放大器偏置电流，输出的共模信号经电阻RF耦合到M4栅极，再经M7调节M3偏置电流，从而达到有效抑制输出信号OUT、OUTB中的共模信号。
本发明的有益效果在于能将高达1GHZ的单端输入信号有效转换成差分输出信号，输出的差分信号其相位差小于0.02度，幅度差小于0.01DB。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图(1)是现有的CMOS单端输入到差分输出电路示意图。
图(2)是差分放大器单端输入信号在两个差分输入端的等效差分和共模输入信号电路示意图。
图(3)是差分放大器单端输入信号的共模输入信号等效电路示意图。
图(4)是差分放大器的共模输入信号引起的共模输出信号可由反馈回路调节电流源来保持不变的电路示意图。
图(5)是本发明差分放大器单端输入信号到差分输出信号的电路示意图。
具体实施方式
本发明由负载电阻R1，偏置电阻RB1、MOS晶体管管M1-M8、和反馈耦合电阻RF组成。将差分放大器的共模输出信号与一个参考共模偏压比较，如果共模输出信号偏离参考值，就会产生一个反馈信号来调节差分放大器偏置电流M3，使得共模输出回到参考值，这样共模输出信号就得到了有效控制。此外，对于差分输入信号，差分放大器M1、M2源极等效于接地，因此反馈回路对于差分信号没有影响。这样本发明使单端输入信号有效转换成差分输出信号，输出的差分信号其相位差小于0.02度，幅度差小于0.01DB。

Claims (2)

1.一种高精度CMOS单端输入到差分输出转换器，由负载电阻R1，偏置电阻RB1、MOS晶体管M1-M8、和耦合电阻RF组成，其特征是将共模输出信号与一个参考共模偏压比较，如果共模输出信号偏离参考值，就会产生一个反馈回路来调节差分放大器偏置电流M3，使得共模输出回到参考值，这样共模输出信号就得到了有效控制。
2.由权利要求1所述的一种高精度CMOS单端输入到差分输出转换器，其特征是由偏置电流源M8，来控制反馈回路放大器和输入差分放大器偏置电流，输出的共模信号经电阻RF耦合到M4栅极，再经M7调节M3偏置电流，从而达到有效抑制输出信号OUT、OUTB中的共模信号。
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