CN114785301B - 一种应用于辐射粒子检测芯片的轨对轨单端转差分电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种应用于辐射粒子检测芯片的轨对轨单端转差分电路，包括单端输入转差分输出电路，其包括包括全差分跨导电路及两个跨阻放大器；全差分跨导电路将NMOS输入跨导电路与PMOS输入的跨导电路结合，全差分跨导电路正向输入端与前端读出电路的输出端连接，反向输入端连接前端读出电路的输入共模电压；两个跨阻放大器的正向输入端分别连接前端读出电路的读出模拟数字转换器ADC的输入共模电压，两个跨阻放大器的反向输入端分别与全差分跨导电路的两个输出端连接。本发明中的该单端输入转差分输出电路可进行输入和输出共模电压的调节，拥有轨到轨的输入输出范围，同时可按需进行电路的增益调节，满足低功耗辐射粒子检测前端读出芯片的应用需求。

Description

一种应用于辐射粒子检测芯片的轨对轨单端转差分电路
技术领域
本发明涉及一种高输入阻抗、轨对轨输入输出的单端输入转差分输出电路，具体为一种应用于辐射粒子检测芯片的轨对轨单端转差分电路。
背景技术
在半导体辐射粒子检测系统中，模拟前端读出电路输出信号往往需要送入模拟数字转换器ADC转换为数字信号，方便后续数据传输、保存与分析。当前高精度模拟数字转换器ADC一般采用差分输入信号，因此模拟前端读出电路输出的单端信号需要转换为差分信号，同时需要足够的驱动能力来驱动模拟数字转换器ADC。在前端读出专用集成电路ASIC中，为了保证输入动态范围，模拟前端电路一般采用高电源电压，同时为了降低专用集成电路ASIC的整体功耗，模拟数字转换器ADC采用低电源电压，作为模拟前端电路和模拟数字转换器ADC接口的单端转差分电路，需要实现共模电平的转换。
如图1所示，传统的单端输入转差分输出电路采用全差分运算放大器FDOA,以电阻反馈方式实现，该实现方式简单有效，但其低输入阻抗特征不适用于前端读出电路：低输入阻抗下，需要输入信号拥有一定的驱动能力，同时输出和输入之间有直接通路，驱动的高速模拟数字转换器ADC在采样时造成的波动会影响输入信号，造成串扰，因此往往需要在输入端添加单位增益缓冲器来隔离模拟前端读出电路和转换器，但缓冲器的添加会增加系统功耗以及模拟数字转换器DC误差。基于全差分运算放大器FDOA，添加一个运算放大器，可以实现如图2所示的高输入阻抗单端输入转差分输出电路，但此电路输出信号不完全平衡，同时运放的增加也增大了系统功耗。另外，全差分运算放大器FDOA一般适用于高速应用，不适合低功耗前端读出电路。
由于传统的单端输入转差分输出电路具有上述缺点，无法满足低功耗辐射粒子检测前端读出芯片的设计需求，因此需要一种新的电路结构来解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种应用于辐射粒子检测芯片的轨对轨单端转差分电路，用于提供一种高输入阻抗、轨到轨输入输出的单端输入差分输出转换器电路结构，满足低功耗辐射粒子检测前端读出芯片的应用需求。
本发明提供了一种应用于辐射粒子检测芯片的轨对轨单端转差分电路，包括：
单端输入转差分输出电路，其包括包括全差分跨导电路及两个跨阻放大器；
所述全差分跨导电路将NMOS输入跨导电路与PMOS输入的跨导电路结合，所述全差分跨导电路正向输入端与前端读出电路的输出端连接，反向输入端连接所述前端读出电路的输入共模电压，其用于将所述前端读出电路提供的输入信号的电压与所述前端读出电路的输入共模电压的差值转换为差分电流，并实现了所述前端读出电路提供的输入信号的轨到轨输入；
两个所述跨阻放大器的正向输入端分别连接所述前端读出电路的读出模拟数字转换器ADC的输入共模电压，两个所述跨阻放大器的反向输入端分别与所述全差分跨导电路的两个输出端连接，用于将所述差分电流转换为差分输出电压信号并将差分输出电压信号输入到所述模拟数字转换器中，且用于实现所述前端读出电路提供的输入信号的轨到轨输出；
根据所述前端读出电路的输入共模电压调节所述所述全差分跨导电路的输入共模电压，使所述前端读出电路提供的单端输入电压信号转换为差分输出电压信号后，差分输出电压信号以0为中心，始终处于所述前端读出电路的读出模拟数字转换器ADC量程的中间。
优选的，当所述全差分跨导电路的输入端与多通道前端读出电路的输出端分别连接时，可根据各通道前端读出电路的实际基线电压对所述全差分跨导电路的反向输入端的电压进行调节。
优选的，所述全差分跨导电路包括两个反相器、NMOS输入跨导电路、PMOS输入的跨导电路、推挽输出电路；
两个所述反相器分别与所述前端读出电路的输出端的输出端连接，用于根据所述前端读出电路提供的输入信号的电压值控制NMOS输入跨导电路或者PMOS输入的跨导电路工作；
所述推挽输出电路用于实现所述全差分跨导电路的电路增益。
优选的，所述NMOS输入跨导电路包括两个NMOS输入管，两个所述NMOS输入管通过两个相互串联的电阻R连接，其中一个NMOS输入管一端与所述全差分跨导电路的正向输入端连接，另一端与所述推挽输出电路的输入端连接，另一个所述NMOS输入管一端与所述全差分跨导电路的反向输入端连接，另一端与所述推挽输出电路输出端连接；
所述NMOS输入跨导电路还包括分别与相互串联的两个电阻R的两端相并联的NMOS控制回路、NMOS电流源回路。
优选的，所述PMOS输入跨导电路包括两个PMOS输入管、复制电流镜回路，两个所述PMOS输入管通过两个相互串联的电阻R连接，其中一个所述PMOS输入管的一端与所述全差分跨导电路的正向输入端连接，另一端与其中一个所述复制电流镜回路一端连接且该复制电流镜回路与所述推挽输出电路的输入端连接，另一个所述PMOS输入管的一端与所述全差分跨导电路的反向输入端连接，另一端与另一个所述复制电流镜回路连接的一端连接且该复制电流镜回路与所述推挽输出电路的输出端连接；
所述PMOS输入跨导电路还包括分别与相互串联的两个电阻R的两端相并联的PMOS控制回路、PMOS电流源回路。
优选的，所述单端输入转差分输出电路的输出电压VOP及输出电压VON与输入信号之间的关系为：
其中，gm为所述全差分跨导电路的跨导且恒定；
电阻RF为与所述跨阻放大器并联的可调电阻；
VINPUT为所述单端输入转差分输出电路的输入电压；
VOFFSET为所述单端输入转差分输出电路的共模电压；
VCM为所述单端输入转差分输出电路的输出共模电压；
通过调节所述电阻RF实现单端输入转差分输出电路的整体电压增益调整。
优选的，当选择NMOS输入跨导电路工作时，所述NMOS输入跨导电路的正向输入端电压VIP为：
所述NMOS跨导电路的负向输入端电压VIN为：
其中，V1、V2为所述NMOS输入跨导电路中的NMOS控制回路、NMOS电流源回路与相互串联的两个电阻R的并联节点；
VTHN为所述NMOS输入跨导电路中的NMOS管的阈值电压；
I1、I2为所述NMOS输入跨导电路的两个NMOS输入管流过的电流值；
W1/L1、W2/L2为所述NMOS输入跨导电路的两个NMOS输入管的宽长比；
KN为NMOS管平方律特性系数，为常数。
根据戴维南定理可知：
其中，IN为所述NMOS输入跨导电路中的NMOS控制回路流过的电流值；R是NMOS跨导电路中得电阻的阻值；
令：
W1/L1＝W2/L2 (9)
其中，VOV为偏置电流IN下所述NMOS输入跨导电路中的NMOS输入管的过驱动电压；
输出电流为：
其中，K是所述推挽输出电路的电流增益；
IOP是所述NMOS输入跨导电路正向输出电流；
ION是所述NMOS输入跨导电流负向输出电流；a是常数。
优选的，当R足够大且IN>ΔI时，所述NMOS输入跨导电路的正向输出电流IOP及反向输出电流ION与所述NMOS输入跨导电路中的NMOS输入管的过驱动电压VOV成正比；
所述NMOS输入跨导电路中的NMOS输入管的过驱动电压VOV与所述NMOS跨导电路的输出电流IOP及输出电流ION的线性转换系数为其中a为常数。
优选的，当所述全差分跨导电路的输入电压VIP大于所述全差分跨导电路的工作电压VDD的一半时，PMOS输入跨导电路工作；
当R足够大且IN>ΔI时，所述PMOS输入跨导电路的正向输出电流IOP及反向输出电流ION与所述PMOS输入跨导电路中的PMOS输入管的过驱动电压VOV成正比；
当所述PMOS输入跨导电路与所述NMOS输入跨导电路的R和VOV相同，所述全差分跨导电路的输入电压到输出电流的线性转换系数也保持恒定。
优选的，所述跨阻放大器包括浮动电流源和浮动AB类控制电路，所述浮动电流源和浮动AB类控制电路对所述跨阻放大器的输出驱动管的栅极电压起到互相补偿的作用，使输出驱动管的静态电流不受电源电压影响。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明提出的一种应用于辐射粒子检测芯片的轨对轨单端转差分电路，应用于低功耗辐射粒子检测前端读出芯片中，用来实现单端输入转差分输出的转化器电路架构。全差分跨导电路采用高输入阻抗全差分轨对轨输入，将输入电压信号转换为差分电流，再通过跨阻放大器将差分电流转换为差分输出电压。该单端输入转差分输出电路可进行输入和输出共模电压的调节，拥有轨到轨的输入输出范围，同时可按需进行电路的增益调节，满足低功耗辐射粒子检测前端读出芯片的应用需求。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明的背景技术中提出的传统的单端输入转差分输出电路结构；
图2是本发明的背景技术中提出的传统的高输入阻抗单端输入转差分输出电路；
图3是本发明提出的一种应用于辐射粒子检测芯片的轨对轨单端转差分电路的结构框图；
图4是本发明提出的一种应用于辐射粒子检测芯片的轨对轨单端转差分电路的单端输入转差分输出电路拓扑结构图；
图5是本发明提出的一种应用于辐射粒子检测芯片的轨对轨单端转差分电路中的全差分跨导电路的轨到轨输入全差分电压转电流电路原理图；
图6是本发明提出的一种应用于辐射粒子检测芯片的轨对轨单端转差分电路中的跨阻放大器的轨到轨AB类输出运算放大器电路原理图。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
实施例
如图3-6所示，一种应用于辐射粒子检测芯片的轨对轨单端转差分电路，包括：
单端输入转差分输出电路，其包括包括全差分跨导电路及两个跨阻放大器。
全差分跨导电路将NMOS输入跨导电路与PMOS输入的跨导电路结合，全差分跨导电路正向输入端与前端读出电路的输出端连接，反向输入端连接所述前端读出电路的输入共模电压，其用于将前端读出电路提供的输入信号的电压与前端读出电路的输入共模电压的差值转换为差分电流，并实现了前端读出电路提供的输入信号的轨到轨输入。
两个跨阻放大器的正向输入端分别连接前端读出电路的读出模拟数字转换器ADC的输入共模电压，两个跨阻放大器的反向输入端分别与全差分跨导电路的两个输出端连接，用于将差分电流转换为差分输出电压信号并将差分输出电压信号输入到模拟数字转换器中，且用于实现前端读出电路提供的输入信号的轨到轨输出。
根据前端读出电路的输入共模电压调节全差分跨导电路的输入共模电压，使前端读出电路提供的单端输入电压信号转换为差分输出电压信号后，差分输出电压信号以0为中心，始终处于前端读出电路的读出模拟数字转换器ADC量程的中间。
根据前端读出电路的输入共模电压到单端输入转差分输出电路的输出共模电压VCM的共模电平转换，实现单端输入转差分输出电路的输出共模电压VCM与前端读出电路的读出模拟数字转换器的输入共模电压相匹配。
根据前端读出电路的输出端为该电路提供的输入信号的范围，将单端输入转差分输出电路的共模电压VOFFSET电压设置为输入信号的共模电压，例如输入信号范围为1.25V～2.5V时，单端输入转差分输出电路的共模电压VOFFSET＝1.875V，若前端读出电路的输出端为模拟数字转换器ADC，则根据模拟数字转换器ADC输入共模电压设置单端输入转差分输出电路的输出共模电压VCM的值，例如模拟数字转换器ADC电源电压为1.8V时，输入共模电压一般为0.9V。
当全差分跨导电路的输入端与多通道前端读出电路的输出端分别连接时，可根据各通道前端读出电路的实际基线电压对全差分跨导电路的反向输入端的电压进行调节，从而消除各个通道前端读出电路的基线电压不一致性所带来的影响。
全差分跨导电路包括两个反相器、NMOS输入跨导电路、PMOS输入的跨导电路、推挽输出电路；
两个反相器分别与前端读出电路的输出端的输出端连接，用于根据前端读出电路提供的输入信号的电压值控制NMOS输入跨导电路或者PMOS输入的跨导电路工作；
推挽输出电路用于实现全差分跨导电路的电路增益。
NMOS输入跨导电路包括两个NMOS输入管，两个NMOS输入管通过两个相互串联的电阻R连接，其中一个NMOS输入管一端与全差分跨导电路的正向输入端连接，另一端与推挽输出电路的输入端连接，另一个NMOS输入管一端与全差分跨导电路的反向输入端连接，另一端与推挽输出电路输出端连接；
NMOS输入跨导电路还包括分别与相互串联的两个电阻R的两端相并联的NMOS控制回路、NMOS电流源回路。
PMOS输入跨导电路包括两个PMOS输入管、复制电流镜回路，两个PMOS输入管通过两个相互串联的电阻R连接，其中一个PMOS输入管的一端与全差分跨导电路的正向输入端连接，另一端与其中一个复制电流镜回路一端连接且该复制电流镜回路与推挽输出电路的输入端连接，另一个PMOS输入管的一端与全差分跨导电路的反向输入端连接，另一端与另一个复制电流镜回路连接的一端连接且该复制电流镜回路与推挽输出电路的输出端连接；
PMOS输入跨导电路还包括分别与相互串联的两个电阻R的两端相并联的PMOS控制回路、PMOS电流源回路。
单端输入转差分输出电路的输出电压VOP及输出电压VON与输入信号之间的关系为：
其中，gm为全差分跨导电路的跨导且恒定；
电阻RF为与跨阻放大器并联的可调电阻；
VINPUT为单端输入转差分输出电路的输入电压；
VOFFSET为单端输入转差分输出电路的共模电压；
VCM为单端输入转差分输出电路的输出共模电压；
通过调节电阻RF实现单端输入转差分输出电路的整体电压增益调整。
如图5，M1～M2为NMOS输入管；
M7～M8为NMOS控制回路的控制管；
M11～M12为NMOS电流源回路(电流IN)；
M3～M4为PMOS输入管；
M5～M6为PMOS控制回路的控制管；
M9～M10为PMOS电流源(电流IP)；
M13～M16组成复制电流镜将PMOS跨导产生电流反向；
X和Y节点是PMOS和NMOS跨导电路输出电流叠加节点；
M17～M26组成推挽输出电路(增益K)；
M27～M30组成的两个反相器用以产生控制信号EN，用于根据单端输入转差分输出电路的输入电压值控制NMOS输入跨导电路或者PMOS输入的跨导电路工作，保证在轨到轨的输入范围内，总有一个跨导电路正常工作。
当选择NMOS输入跨导电路工作时，NMOS输入跨导电路的正向输入端电压VIP为：
NMOS跨导电路的负向输入端电压VIN为：
其中，V1、V2为NMOS输入跨导电路中的NMOS控制回路、NMOS电流源回路与相互串联的两个电阻R的并联节点；
VTHN为NMOS输入跨导电路中的NMOS管的阈值电压；
I1、I2为NMOS输入跨导电路的两个NMOS输入管流过的电流值；
W1/L1、W2/L2为NMOS输入跨导电路的两个NMOS输入管的宽长比；
KN为NMOS管平方律特性系数，为常数。
根据戴维南定理可知：
其中，IN为NMOS输入跨导电路中的NMOS控制回路流过的电流值；
R是NMOS跨导电路中得电阻的阻值；
令：
W1/L1＝W2/L2 (9)
其中，VOV为偏置电流IN下NMOS输入跨导电路中的NMOS输入管的过驱动电压；
输出电流为：
其中，K是推挽输出电路的电流增益；
IOP是NMOS输入跨导电路正向输出电流；
ION是NMOS输入跨导电流负向输出电流；
a是常数。
当R足够大且IN>ΔI时，NMOS输入跨导电路的正向输出电流IOP及反向输出电流ION与NMOS输入跨导电路中的NMOS输入管的过驱动电压VOV成正比；
NMOS输入跨导电路中的NMOS输入管的过驱动电压VOV与NMOS跨导电路的输出电流IOP及输出电流ION的线性转换系数为其中a为常数。
当全差分跨导电路的输入电压VIP大于全差分跨导电路的工作电压VDD的一半时，PMOS输入跨导电路工作；
当R足够大且IN>ΔI时，PMOS输入跨导电路的正向输出电流IOP及反向输出电流ION与PMOS输入跨导电路中的PMOS输入管的过驱动电压VOV成正比；
当PMOS输入跨导电路与NMOS输入跨导电路的R和VOV相同，全差分跨导电路的输入电压到输出电流的线性转换系数也保持恒定。
当选择NMOS输入跨导电路工作时，NMOS输入跨导电路的正向输入端电压VIP为：
NMOS跨导电路的负向输入端电压VIN为：
其中，V1、V2为NMOS输入跨导电路中的NMOS控制回路、NMOS电流源回路与相互串联的两个电阻R的并联节点；
VTHN为NMOS输入跨导电路中的NMOS管的阈值电压；
I1、I2为NMOS输入跨导电路的两个NMOS输入管流过的电流值；
W1/L1、W2/L2为NMOS输入跨导电路的两个NMOS输入管的宽长比；
KN为给定工艺下NMOS管平方律特性系数，为常数。
根据戴维南定理可知：
其中，IN为NMOS输入跨导电路中的NMOS控制回路流过的电流值；
R是NMOS跨导电路中得电阻的阻值；
令：
W1/L1＝W2/L2 (9)
其中，VOV为偏置电流IN下NMOS输入跨导电路中的NMOS输入管的过驱动电压；
输出电流为：
其中，K是推挽输出电路的电流增益；
IOP是NMOS输入跨导电路正向输出电流；
ION是NMOS输入跨导电流负向输出电流；
a是常数；
综合上述表达式，可得：
当R足够大且IN>ΔI时，NMOS输入跨导电路的正向输出电流IOP及反向输出电流ION基本与NMOS输入跨导电路中的NMOS输入管的过驱动电压VOV成正比，在偏置电流INNMOS输入跨导电路中的NMOS输入管的过驱动电压VOV与NMOS跨导电路的输出电流IOP及输出电流ION的线性转换系数为其中a为常数，a为0.7左右；
当全差分跨导电路的输入电压VIP大于全差分跨导电路的工作电压VDD的一半时，PMOS输入跨导电路工作；
当R足够大且IN>ΔI时，PMOS输入跨导电路的正向输出电流IOP及反向输出电流ION与PMOS输入跨导电路中的PMOS输入管的过驱动电压VOV成正比；
当PMOS输入跨导电路与NMOS输入跨导电路的R和VOV相同，全差分跨导电路的输入电压到输出电流的线性转换系数保持恒定。设计合理情况下，非线性度<1％，完全可以满足低功耗前端读出系统的应用需求。
跨阻放大器，其为加入浮动电流源的AB类输出驱动运放，用于将差分电流转换为输出电压信号，且在较低的静态功耗能够提供足够大的驱动力，用于实现前端读出电路提供的输入信号的轨到轨输入、输出。
如图6为采用跨阻放大器的输出驱动运放，采用加入浮动电流源的甲乙类输出结构，保证输出级较小的静态电流情况下提供足够的驱动电流，减小电路静态功耗。其中：
M1～M2为NMOS输入管；
M3～M4为PMOS输入管；
M6和M7为电流源管；
M5和M8为控制开关管；
M31～M32组成反相器，根据输入信号VIP(单端转差分电路中为输出共模电压)决定使用PMOS管还是NMOS管输入；
M13～M14为浮动电流源；
M15～M16为浮动AB类控制电路；
M21～M28组成浮动电流源和浮动甲乙类控制电路的偏置电路；
M29～M30为输出驱动管；
CC为补偿电容，保证运放的相位裕度。
跨阻放大器包括浮动电流源和浮动AB类控制电路，浮动电流源和浮动AB类控制电路对跨阻放大器的输出驱动管的栅极电压起到互相补偿的作用，使输出驱动管的静态电流不受电源电压影响。
最后说明的是：以上公开的仅为本发明的一个具体实施例，但是，本发明实施例并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种应用于辐射粒子检测芯片的轨对轨单端转差分电路，其特征在于，包括：
单端输入转差分输出电路，其包括包括全差分跨导电路及两个跨阻放大器；
所述全差分跨导电路将NMOS输入跨导电路与PMOS输入的跨导电路结合，所述全差分跨导电路正向输入端与前端读出电路的输出端连接，反向输入端连接所述前端读出电路的输入共模电压，其用于将所述前端读出电路提供的输入信号的电压与所述前端读出电路的输入共模电压的差值转换为差分电流，并实现了所述前端读出电路提供的输入信号的轨到轨输入；
两个所述跨阻放大器的正向输入端分别连接所述前端读出电路的读出模拟数字转换器ADC的输入共模电压，两个所述跨阻放大器的反向输入端分别与所述全差分跨导电路的两个输出端连接，用于将所述差分电流转换为差分输出电压信号并将差分输出电压信号输入到所述模拟数字转换器中，且用于实现所述前端读出电路提供的输入信号的轨到轨输出；
根据所述前端读出电路的输入共模电压调节所述所述全差分跨导电路的输入共模电压，使所述前端读出电路提供的单端输入电压信号转换为差分输出电压信号后，差分输出电压信号以0为中心，始终处于所述前端读出电路的读出模拟数字转换器ADC量程的中间。
2.根据权利要求1所述的一种应用于辐射粒子检测芯片的轨对轨单端转差分电路，其特征在于：当所述全差分跨导电路的输入端与多通道前端读出电路的输出端分别连接时，可根据各通道前端读出电路的实际基线电压对所述全差分跨导电路的反向输入端的电压进行调节。
3.根据权利要求1所述的一种应用于辐射粒子检测芯片的轨对轨单端转差分电路，其特征在于：所述全差分跨导电路包括两个反相器、NMOS输入跨导电路、PMOS输入的跨导电路、推挽输出电路；
两个所述反相器分别与所述前端读出电路的输出端的输出端连接，用于根据所述前端读出电路提供的输入信号的电压值控制NMOS输入跨导电路或者PMOS输入的跨导电路工作；
所述推挽输出电路用于实现所述全差分跨导电路的电路增益。
4.根据权利要求1所述的一种应用于辐射粒子检测芯片的轨对轨单端转差分电路，其特征在于：所述NMOS输入跨导电路包括两个NMOS输入管，两个所述NMOS输入管通过两个相互串联的电阻R连接，其中一个NMOS输入管一端与所述全差分跨导电路的正向输入端连接，另一端与所述推挽输出电路的输入端连接，另一个所述NMOS输入管一端与所述全差分跨导电路的反向输入端连接，另一端与所述推挽输出电路输出端连接；
所述NMOS输入跨导电路还包括分别与相互串联的两个电阻R的两端相并联的NMOS控制回路、NMOS电流源回路。
5.根据权利要求4所述的一种应用于辐射粒子检测芯片的轨对轨单端转差分电路，其特征在于：所述PMOS输入跨导电路包括两个PMOS输入管、复制电流镜回路，两个所述PMOS输入管通过两个相互串联的电阻R连接，其中一个所述PMOS输入管的一端与所述全差分跨导电路的正向输入端连接，另一端与其中一个所述复制电流镜回路一端连接且该复制电流镜回路与所述推挽输出电路的输入端连接，另一个所述PMOS输入管的一端与所述全差分跨导电路的反向输入端连接，另一端与另一个所述复制电流镜回路连接的一端连接且该复制电流镜回路与所述推挽输出电路的输出端连接；
所述PMOS输入跨导电路还包括分别与相互串联的两个电阻R的两端相并联的PMOS控制回路、PMOS电流源回路。
6.根据权利要求1所述的一种应用于辐射粒子检测芯片的轨对轨单端转差分电路，其特征在于：所述单端输入转差分输出电路的输出电压VOP及输出电压VON与输入信号之间的关系为：
其中，gm为所述全差分跨导电路的跨导且恒定；
电阻RF为与所述跨阻放大器并联的可调电阻；
VINPUT为所述单端输入转差分输出电路的输入电压；
VOFFSET为所述单端输入转差分输出电路的共模电压；
VCM为所述单端输入转差分输出电路的输出共模电压；
通过调节所述电阻RF实现单端输入转差分输出电路的整体电压增益调整。
7.根据权利要求5所述的一种应用于辐射粒子检测芯片的轨对轨单端转差分电路，其特征在于：当选择NMOS输入跨导电路工作时，所述NMOS输入跨导电路的正向输入端电压VIP为：
所述NMOS跨导电路的负向输入端电压VIN为：
其中，V1、V2为所述NMOS输入跨导电路中的NMOS控制回路、NMOS电流源回路与相互串联的两个电阻R的并联节点；
VTHN为所述NMOS输入跨导电路中的NMOS管的阈值电压；
I1、I2为所述NMOS输入跨导电路的两个NMOS输入管流过的电流值；
W1/L1、W2/L2为所述NMOS输入跨导电路的两个NMOS输入管的宽长比；
KN为NMOS管平方律特性系数，为常数。
根据戴维南定理可知：
其中，IN为所述NMOS输入跨导电路中的NMOS控制回路流过的电流值；
R是NMOS跨导电路中得电阻的阻值；
令：
W1/L1＝W2/L2 (9)
其中，VOV为偏置电流IN下所述NMOS输入跨导电路中的NMOS输入管的过驱动电压；
输出电流为：
其中，K是所述推挽输出电路的电流增益；
IOP是所述NMOS输入跨导电路正向输出电流；
ION是所述NMOS输入跨导电流负向输出电流；
a是常数。
8.根据权利要求7所述的一种应用于辐射粒子检测芯片的轨对轨单端转差分电路，其特征在于：当R足够大且IN>ΔI时，所述NMOS输入跨导电路的正向输出电流IOP及反向输出电流ION与所述NMOS输入跨导电路中的NMOS输入管的过驱动电压VOV成正比；
所述NMOS输入跨导电路中的NMOS输入管的过驱动电压VOV与所述NMOS跨导电路的输出电流IOP及输出电流ION的线性转换系数为其中a为常数。
9.根据权利要求8所述的一种应用于辐射粒子检测芯片的轨对轨单端转差分电路，其特征在于：当所述全差分跨导电路的输入电压VIP大于所述全差分跨导电路的工作电压VDD的一半时，PMOS输入跨导电路工作；
当R足够大且IN>ΔI时，所述PMOS输入跨导电路的正向输出电流IOP及反向输出电流ION与所述PMOS输入跨导电路中的PMOS输入管的过驱动电压VOV成正比；
当所述PMOS输入跨导电路与所述NMOS输入跨导电路的R和VOV相同，所述全差分跨导电路的输入电压到输出电流的线性转换系数也保持恒定。
10.根据权利要求1所述的一种应用于辐射粒子检测芯片的轨对轨单端转差分电路，其特征在于：所述跨阻放大器包括浮动电流源和浮动AB类控制电路，所述浮动电流源和浮动AB类控制电路对所述跨阻放大器的输出驱动管的栅极电压起到互相补偿的作用，使输出驱动管的静态电流不受电源电压影响。
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