JP2017537556A - 低電力演算トランスコンダクタンス増幅器 - Google Patents

低電力演算トランスコンダクタンス増幅器 Download PDF

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Abstract

増幅器(例えば、演算トランスコンダクタンス増幅器即ちOTA)に関する方法及び装置が提供される。OTAは、第1のノード及び第2のノードを含む。OTAは、入力を受けるための差動トランジスタ対を更に含む。差動トランジスタ対は、第1のノード及び第2のノードに結合される。OTAは、入力に対する応答を出力するための一対の出力ノードを含む。一対の出力ノードにおける応答は、第1の周波数ポールを含む。容量性素子は、第1のノードと第2のノードとの間に結合される。応答は、容量性素子に基づいて、第2の周波数ポールを含む。第2の周波数ポールは、第1の周波数ポールよりも大きい周波数にある。【選択図】 図3

Description

関連出願への相互参照
[0001]本願は、参照により全体が本明細書に明確に組み込まれる、2014年12月10日に出願された「LOW POWER OPERATIONAL TRANSCONDUCTANCE AMPLIFIER」と題する米国特許出願第14/566,539号の利益を主張する。
[0002]本開示は一般に、電子回路に関し、より詳細には、低電力演算トランスコンダクタンス増幅器(OTA)に関する。
[0003]ワイヤレス通信技術及びモバイル電子デバイス(例えば、セルラ電話、タブレット、ラップトップ、等)は、過去数年にわたって人気と使用が高まってきている。益々、モバイル電子デバイスは、複雑さが増してきており、現在、複数のプロセッサと、モバイルデバイスのユーザが、複雑且つ電力消費の高いソフトウェアアプリケーション(例えば、ウェブブラウザ、ビデオストリーミングアプリケーション、等)を実行することを可能にする他のリソースとを共通して含む。
[0004]モバイルデバイスにおけるより多くの処理機能に対する絶えず増大する需要により、低消費電力が、モバイル電子デバイスの構成要素に対して一般設計要件になった。OTAは、今日のワイヤレス技術の重要な構成要素である。例えば、ワイヤレストランシーバは、受けたアナログ信号をデジタル化するために、デルタ−シグマアナログ/デジタルコンバータ(ADC)を使用し得る。OTAは、そのようなデルタ−シグマADCのための積分器に使用され得る。デルタ−シグマADCのタイミング要件を満たすために、OTAは、大きな消費電力を必要とし得る。典型的に、OTAは、他のデルタ−シグマADC構成要素よりも多くの電力を要求する。
[0005]本開示のある態様では、OTAに関する方法及び装置が提供される。OTAは、第1のノード及び第2のノードを含む。OTAは、入力を受けるための差動トランジスタ対を更に含む。差動トランジスタ対は、第1のノード及び第2のノードに結合される。OTAは、入力に対する応答を出力するための一対の出力ノードを含む。一対の出力ノードにおける応答は、第1の周波数ポールを含む。容量性素子は、第1のノードと第2のノードとの間に結合される。応答は、容量性素子に基づいて、第2の周波数ポールを含む。第2の周波数ポールは、第1の周波数ポールよりも大きい周波数にある。
[0006]図1は、例示的な実施形態が含まれ得るワイヤレスデバイス及びシステムを例示する。 [0007]図2は、例示的な実施形態が含まれ得るワイヤレスデバイスの一部のブロック図である。 [0008]図3は、例示的な実施形態のOTAを例示する。 [0009]図4は、第2の周波数ポールキャパシタを有さないOTAを例示する。 [0010]図5は、第2の周波数ポールキャパシタを有するOTA及び第2の周波数ポールキャパシタを有さないOTAの応答を備えるボードプロットを例示する。 [0011]図6は、位相マージンに基づいた様々なOTA応答を例示する。 [0012]図7は、例示的な実施形態のOTAの動作のフローチャートである。
発明の詳細な説明
[0013]添付の図面に関連して以下に示される詳細な説明は、様々な構成の説明を意図したものであり、本明細書で説明される概念が実施され得る唯一の構成を表すことを意図したものではない。詳細な説明は、様々な概念の完全な理解を提供するために特定の詳細を含む。しかしながら、これらの概念がこれらの特定の詳細なしに実施され得ることは当業者には明らかであろう。幾つかの事例では、そのような概念を曖昧にしないために、周知の構造及び構成要素はブロック図の形式で示される。「例示的」という用語は、本明細書では、「実例、事例又は例示としての機能を果たす」を意味するために使用される。「例示的」として本明細書で説明される任意の設計は、必ずしも、他の設計よりも好ましい又は有利であると解釈されるべきではない。
[0014]電気通信システムの幾つかの態様が、様々な装置及び方法に関連して提示されるであろう。これらの装置及び方法は、以下の詳細な説明で説明され、様々なブロック、モジュール、構成要素、回路、ステップ、プロセス、アルゴリズム、等(総称して「要素」と呼ばれる)によって付随の図面に例示される。これらの要素は、電子ハードウェア、コンピュータソフトウェア又はそれらの任意の組み合わせを使用して実現され得る。そのような要素がハードウェアとして実現されるかソフトウェアとして実現されるかは、特定の用途及びシステム全体に課される設計制約に依存する。
[0015]例として、1つの要素又は1つの要素の任意の部分若しくは複数の要素の任意の組み合わせが、1つ又は複数のプロセッサを含む「処理システム」を用いて実現され得る。プロセッサの例には、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、デジタルシグナルプロセッサ(DSP)、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)、プログラマブル論理デバイス(PLD)、ステートマシン、ゲート論理、ディスクリートハードウェア回路及び本開示全体を通して説明される様々な機能性を実行するように構成された任意の他の適切なハードウェアが含まれる。処理システム内の1つ又は複数のプロセッサはソフトウェアを実行し得る。ソフトウェアは、ソフトウェア、ファームウェア、ミドルウェア、マイクロコード、ハードウェア記述言語と呼ばれても、それ以外の名称で呼ばれても、命令、命令のセット、コード、コードセグメント、プログラムコード、プログラム、サブプログラム、ソフトウェアモジュール、アプリケーション、ソフトウェアアプリケーション、ソフトウェアパッケージ、ルーチン、サブルーチン、オブジェクト、実行ファイル、実行スレッド、プロシージャ、関数、等を意味すると広く解釈されるものとする。
[0016]従って、1つ又は複数の例示的な実施形態では、説明される機能は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア又はこれらの任意の組み合わせで実現され得る。ソフトウェアで実現される場合、これらの機能は、コンピュータ読取可能な媒体上の1つ又は複数の命令又はコードとして格納又は符号化され得る。コンピュータ読取可能な媒体はコンピュータ記憶媒体を含む。記憶媒体は、コンピュータによりアクセスされることができる任意の利用可能な媒体であり得る。限定ではなく例として、そのようなコンピュータ読取可能な媒体は、ランダムアクセスメモリ(RAM)、読取専用メモリ(ROM)、電気的消去可能プログラマブルROM(EEPROM(登録商標))、コンパクトディスク(CD)ROM(CD−ROM)若しくは他の光ディスク記憶装置、磁気ディスク記憶装置若しくは他の磁気記憶デバイス又はデータ構造又は命令の形式で所望のプログラムコードを搬送又は格納するために使用されることができ且つコンピュータによってアクセスされることができる任意の他の媒体を備えることができる。本明細書で使用される場合、ディスク(disk)及びディスク(disc)は、CD、レーザーディスク(登録商標)、光ディスク、デジタル多用途ディスク(DVD)及びフロッピー(登録商標)ディスクを含み、ここで、ディスク(disk)は、通常磁気的にデータを再生し、ディスク(disc)は、レーザーを用いて光学的にデータを再生する。上記の組み合わせもまた、コンピュータ読取可能な媒体の範囲内に含まれるべきである。
[0017]図1は、例示的な実施形態が含まれ得るワイヤレスデバイス(例えば、ワイヤレスデバイス110)及びシステム(例えば、ワイヤレスシステム120,122)を例示する。ワイヤレスデバイス110は、異なるワイヤレスシステム120,122と通信する。ワイヤレスシステム120,122は各々、符号分割多元接続(CDMA)システム、モバイル通信のためのグローバルシステム(GSM(登録商標))システム、ロングタームエボリューション(LTE(登録商標))システム、ワイヤレスローカルエリアネットワーク(WLAN)システム又は何らかの他のワイヤレスシステムであり得る。CDMAシステムは、広帯域CDMA(WCDMA(登録商標))、CDMA 1X若しくはcdma2000、時分割同期符号分割多元接続(TD−SCDMA)又は何らかの他のバージョンのCDMAを実現し得る。TD−SCDMAは、ユニバーサル地上無線アクセス(UTRA)時分割複信(TDD)1.28Mcpsオプション又は低チップレート(LCR)とも呼ばれる。LTEは、周波数分割複信(FDD)及び時分割複信(TDD)の両方をサポートする。例えば、ワイヤレスシステム120は、GSMシステムであり得、ワイヤレスシステム122は、WCDMAシステムであり得る。別の例として、ワイヤレスシステム120は、LTEシステムであり得、ワイヤレスシステム122は、CDMAシステムであり得る。
[0018]簡潔さのために、図100は、1つの基地局130及び1つのシステムコントローラ140を含むワイヤレスシステム120と、1つの基地局132及び1つのシステムコントローラ142を含むワイヤレスシステム122とを示す。一般に、各ワイヤレスシステムは、任意の数の基地局と任意のセットのネットワークエンティティとを含み得る。各基地局は、その基地局のカバレッジ内のワイヤレスデバイスのための通信をサポートし得る。基地局はまた、ノードB、発展型ノードB(eNB)、アクセスポイント、トランシーバ基地局、無線基地局、無線トランシーバ、トランシーバ機能、基本サービスセット(BSS)、拡張サービスセット(ESS)又は何らかの他の適切な専門用語でも呼ばれ得る。ワイヤレスデバイス110は、ユーザ機器(UE)、モバイルデバイス、リモートデバイス、ワイヤレスデバイス、ワイヤレス通信デバイス、局、モバイル局、加入者局、モバイル加入者局、端末、モバイル端末、リモート端末、ワイヤレス端末、アクセス端末、クライアント、モバイルクライアント、モバイルユニット、加入者ユニット、ワイヤレスユニット、リモートユニット、ハンドセット、ユーザエージェント又は何らかの他の適切な用語でも呼ばれ得る。ワイヤレスデバイス110は、セルラ電話、スマートフォン、タブレット、ワイヤレスモデム、携帯情報端末(PDA)、ハンドヘルドデバイス、ラップトップコンピュータ、スマートブック、ネットブック、コードレス電話、ワイヤレスローカルループ(WLL)局又は何らかの他の同様に機能するデバイス、等であり得る。
[0019]ワイヤレスデバイス110は、ワイヤレスシステム120及び/又は122と通信することが可能であり得る。ワイヤレスデバイス110はまた、ブロードキャスト局134のようなブロードキャスト局から信号を受信することが可能であり得る。ワイヤレスデバイス110はまた、1つ又は複数の全地球航法衛星システム(GNSS)において、衛星150のような衛星から信号を受信することが可能であり得る。ワイヤレスデバイス110は、GSM、WCDMA、cdma2000、LTE、802.11、等のような、ワイヤレス通信のための1つ又は複数の無線技術をサポートし得る。「無線技術」、「無線アクセス技術」、「エアインターフェース」及び「規格」という用語は、交換可能に使用され得る。
[0020]ワイヤレスデバイス110は、ダウンリンク及びアップリンクを介してワイヤレスシステム内の基地局と通信し得る。ダウンリンク(即ち、順方向リンク)は、基地局からワイヤレスデバイスへの通信リンクを指し、アップリンク(即ち、逆方向リンク)は、ワイヤレスデバイスから基地局への通信リンクを指す。ワイヤレスシステムは、TDD及び/又はFDDを利用し得る。TDDについて、ダウンリンク及びアップリンクは、同じ周波数を共有し、ダウンリンク送信及びアップリンク送信は、異なる時間期間に、同じ周波数上で送られ得る。FDDについて、ダウンリンク及びアップリンクは、別々の周波数が割り振られる。ダウンリンク送信は、1つの周波数上で送られ得、アップリンク送信は、別の周波数上で送られ得る。TDDをサポートする幾つかの例示的な無線技術には、GSM、LTE及びTD−SDCMAが含まれる。FDDをサポートする幾つかの例示的な無線技術には、WCDMA、cdma2000及びLTEが含まれる。
[0021]図2は、例示的な実施形態が含まれ得るワイヤレスデバイス(例えば、ワイヤレスデバイス110)の一部のブロック図である。ワイヤレストランシーバ218は、双方向通信をサポートする送信機220及び受信機250を含む。送信機220及び/又は受信機250は、スーパーヘテロダインアーキテクチャ又はダイレクト変換アーキテクチャで実現され得る。スーパーヘテロダインアーキテクチャでは、信号は、複数の段においてRFとベースバンドとの間で(例えば、受信機のために、1つの段においてRFから中間周波数(IF)に、その後、別の段においてIFからベースバンドに)、周波数変換される。ゼロIFアーキテクチャとも呼ばれる、ダイレクト変換アーキテクチャでは、信号は、1つの段において、RFとベースバンドとの間で周波数変換される。スーパーヘテロダイン及びダイレクト変換アーキテクチャは、異なる回路ブロックを使用し得る、及び/又は異なる要件を有し得る。図2に示される例示的な実施形態では、送信機220及び受信機250は、ダイレクト変換アーキテクチャで実現される。
[0022]送信経路において、ベースバンドプロセッサ210は、データをデジタル/アナログコンバータ(DAC)230に供給する。DAC230は、デジタル入力信号をアナログ出力信号に変換する。このアナログ出力信号は、フィルタ232に供給され、これは、このアナログ出力信号をフィルタ処理して、DAC230による事前のデジタル/アナログ変換によって生じた画像を取り除く。増幅器234は、フィルタ232からの信号を増幅して、増幅されたベースバンド信号を供給するために使用される。ミキサ236は、この増幅されたベースバンド信号と、TX局部発振器276からのLO信号とを受ける。ミキサ236は、増幅されたベースバンド信号をLO信号と混合して、アップコンバート信号を供給する。フィルタ238は、アップコンバート信号をフィルタ処理して、周波数混合によって生じた画像を取り除くために使用される。電力増幅器(PA)240は、フィルタ238からの信号を増幅して、所望の出力電力レベルの出力RF信号を取得するために使用される。出力RF信号は、ワイヤレスチャネルを介した送信のために、デュプレクサ264を通してアンテナ290に送られる。
[0023]受信経路において、アンテナ290は、リモートデバイスによって送信された信号を受信し得る。受信RF信号は、デュプレクサ264を通して受信機250に送られ得る。受信機250内で、受信RF信号は、低ノイズ増幅器(LNA)252によって増幅され、フィルタ254によってフィルタ処理され、入力RF信号が取得される。ミキサ256は、この入力RF信号と、RX局部発振器286からのLO信号とを受ける。ミキサ256は、入力RF信号をLO信号と混合して、ダウンコンバート信号を供給する。ダウンコンバート信号は、増幅されたダウンコンバート信号を取得するために増幅器258によって増幅される。フィルタ260は、増幅されたダウンコンバート信号をフィルタ処理して、周波数混合によって生じた画像を取り除くために使用される。フィルタ260からの信号が、ADC262に供給される。ADC262は、この信号をデジタル出力信号に変換する。デジタル出力信号は、更なる処理のためにベースバンドプロセッサ210に供給され得る。ADC262は、積分機能(integration function)を実行するOTAの例示的な実施形態を含むデルタ−シグマタイプのADCであり得る。
[0024]送信機220及び受信機250における信号の調整は、増幅器、フィルタ、ミキサ、等のうちの1つ又は複数の段によって実行され得る。これら回路は、図2に示される構成とは違って配列され得る。更に、図2に示されない他の回路もまた、送信機220及び受信機250において信号を調整するために使用され得る。例えば、インピーダンス整合回路が、PA240の出力に、LNA252の入力に、アンテナ290とデュプレクサ264との間に、等に位置し得る。
[0025]図3は、例示的な実施形態のOTA(例えば、OTA300)を例示する。OTA300は、ノードIN+及びIN−において差動入力を受け、ノードVO+及びVO−において差動出力を出力する単一段のテレスコピックカスコード演算増幅器であり得る。OTAは、差動入力を受けるための差動トランジスタ対320を含む。差動トランジスタ対320は、P型金属酸化膜半導体(PMOS)トランジスタ322及び324を含む。一例では、差動トランジスタ対320は、(差動)入力を受けるための入力手段を提供する。差動トランジスタ対320は、電源電圧VDDに結合され、OTA300に電流を供給するPMOSトランジスタ310に結合される(例えば、電気的に接続される)。PMOSトランジスタ310のゲートは、基準電圧Vb1に結合される。PMOSトランジスタ322のゲートは、ノードIN+から入力を受ける。PMOSトランジスタ322のドレインは、ノードA+に結合される。PMOSトランジスタ324のゲートは、ノードIN−から入力を受ける。PMOSトランジスタ324のドレインは、ノードA−に結合される。故に、差動トランジスタ対320は、ノードA+及びA−に結合又は電気的に接続される。ノード(例えば、A+及びA−;N+及びN−)の例には、差動トランジスタ対320及び第1のカスコード対330を接続する導通部(メタル、ポリシリコン、等)が含まれ得る。
[0026]容量性素子(例えば、第2の周波数ポールキャパシタC)は、ノードA+及びA−に結合される(例えば、電気的に接続される)。一例では、第2の周波数ポールキャパシタCのキャパシタンスは、100fFから200fFの範囲である。差動トランジスタ対320は、ノードA+及びノードA−において第1のカスコード対330に更に結合される。第1のカスコード対330は、PMOSトランジスタ332及び334を含む。PMOSトランジスタ332は、ノードA+及び出力ノードVO+に結合される。PMOSトランジスタ334は、ノードA−及び出力ノードVO−に結合される。PMOSトランジスタ332及び334のゲートは両方とも、基準電圧Vb2に結合される。出力ノードVO+及びVO−の各々は、負荷キャパシタCに結合される。一例では、出力ノードVO+及びVO−は、OTA300の応答を出力するための出力手段を提供する。出力ノードVO+及びVO−の例には、第1のカスコード対330及び第2のカスコード対340を接続する導通部(メタル、ポリシリコン、等)が含まれ得る。
[0027]OTA300の負荷は、出力ノードVO+及びVO−に結合された(例えば、電気的に接続された)抵抗器及び少なくとも1つの電流源(例えば、第2のカスコード対340及び電流源対350)を含み得る。第2のカスコード対340は、出力ノードVO+に結合されたN型金属酸化膜半導体(NMOS)トランジスタ342と、出力ノードVO−に結合されたNMOSトランジスタ344とを含む。NMOSトランジスタ342及び344のゲートは、基準電圧Vb3に結合される。電流源対350は、(NMOSトランジスタ342を介して)出力ノードVO+に結合されたNMOSトランジスタ352と、(NMOSトランジスタ344を介して)出力ノードVO−に結合されたNMOSトランジスタ354とを含む。NMOSトランジスタ352及び354のゲートは、基準電圧Vb4に結合される。第2のカスコード対340及び電流源対350は、接地(GND)であり得るVSSに結合される。故に、一例では、第2のカスコード対340及び/又は電流源対350は、差動トランジスタ対320及び出力ノードVO+及びVO−を介して電流を流す手段を提供する。
[0028]基準電圧Vb1、Vb2、Vb3及びVb4は、OTA300を通して流れるバイアス電流を制御するように設定(configure)され、当技術分野において知られている電圧ジェネレータを用いて生成され得る。当業者が理解するであろうように、OTA300内のトランジスタのタイプは逆であり得る(例えば、差動トランジスタ対320がNMOSトランジスタであり得、負荷がPMOSカスコード対であり得る)。
[0029]OTA300の一態様では、第2の周波数ポールキャパシタCは、OTA300の応答に第2の周波数ポールを導入する。故に、OTA300は、その応答において第1の周波数ポール及び第2の周波数ポールを有する単一段のテレスコピックカスコードOTAである。比較のために、図4は、第2の周波数ポールキャパシタCを有さないOTA400を例示する。一例では、OTA400は、第2の周波数ポールキャパシタCに欠けることを除き、OTA300と同じである。OTA400は、その応答において単一のポールを有する単一段のテレスコピックカスコードOTAである。OTA300は、OTA400と比較して説明される。
[0030]図3を参照すると、例示的な実施形態のOTAは、第1のノード(例えば、A+)及び第2のノード(例えば、A−)を含み得る。例示的な実施形態のOTAは、入力を受けるための差動トランジスタ対(例えば、320)を含み得る。差動トランジスタ対は、第1のノード(例えば、A+)及び第2のノード(例えば、A−)に結合される。例えば、差動トランジスタ対320は、PMOSトランジスタ322及び324を含み得る。PMOSトランジスタ322及び324は、ノードIN+及びIN−において入力を受ける。PMOSトランジスタ322のドレインは、第1のノード(ノードA+)に接続され、PMOSトランジスタ324のドレインは、第2のノード(ノードA−)に接続される。例示的な実施形態のOTAは、入力に対する応答を出力するための一対の出力ノード(例えば、VO+及びVO−)を更に含み得る。一対の出力ノードにおける応答は、第1の周波数ポールを含む。例えば、(以下で説明される)図5の周波数fを参照。例示的な実施形態のOTAは、第1のノード(A+)と第2のノード(A−)との間に結合された容量性素子(例えば、第2の周波数ポールキャパシタC)を更に含み得る。例示的な実施形態のOTAの応答は、第2の周波数ポールを含み得、これは、容量性素子の関数である。第2の周波数ポール(周波数f)は、第1の周波数ポール(周波数f)よりも大きい周波数にある。例えば、以下で説明される図5の周波数f参照。
[0031]例示的な実施形態のOTAは、一対の出力ノード(VO+及びVO−)に結合された少なくとも1つの容量性負荷を更に含み得る。例えば、出力ノードVO+及びVO−に接続された負荷キャパシタC参照。第2の周波数ポール(周波数f)は、少なくとも1つ容量性負荷の関数である(例えば、図2及び付随の以下の説明参照)。例示的な実施形態のOTAは、一対の出力ノード(VO+及びVO−)に結合されたカスコードトランジスタ対(例えば、330)を更に含み得る。一対の出力ノードは、カスコードトランジスタ対を介して差動トランジスタ対に結合される。例えば、カスコードトランジスタ対330は、PMOSトランジスタ332及び334を含む。PMOSトランジスタ332のドレインは、出力ノードVO+に接続され、PMOSトランジスタ334のドレインは、出力ノードVO−に接続される。出力ノードVO+及びVO−は、カスコードトランジスタ対330を介して差動トランジスタ対320に接続される。差動トランジスタ対320及びカスコードトランジスタ対330は、第1のタイプのMOSトランジスタ(例えば、PMOSトランジスタ)を含み得る。
[0032]例示的な実施形態のOTAは、カスコードトランジスタ対に結合された第2のカスコードトランジスタ対(例えば、340)を更に含み得る。第2のカスコードトランジスタ対は、第2のタイプのMOSトランジスタ(例えば、NMOSトランジスタ)を含む。例えば、第2のカスコードトランジスタ対340は、NMOSトランジスタ342及び344を含む。NMOSトランジスタ342のドレインは、カスコードトランジスタ対330のPMOSトランジスタ332のドレインに接続され、NMOSトランジスタ344のドレインは、カスコードトランジスタ対330のPMOSトランジスタ334のドレインに接続される。更に、例示的な実施形態のOTAでは、容量性素子(例えば、第2の周波数ポールキャパシタC)及び少なくとも1つ容量性負荷(例えば、C)は、同じタイプのキャパシタを含む。例えば、第2の周波数ポールキャパシタC及び容量性負荷Cは両方とも、金属−絶縁体−半導体キャパシタを含み得る。
[0033]例示的な実施形態のOTAは、応答の位相マージンが、おおよそ40〜90度となるような、応答のゲイン、容量性素子のキャパシタンス及び少なくとも1つの容量性負荷のキャパシタンスを更に含み得る(以下の図5の説明参照)。例示的な実施形態のOTAは、シグマ−デルタアナログ/デジタル変換の積分機能を更に実行し得る。例えば、ADC262は、シグマ−デルタADCであり得、積分機能を実行する例示的な実施形態のOTAを含む。更に、例示的なOTAは、図3に示されるような単一段のOTAであり得る。
[0034]図3を参照すると、例示的な実施形態のOTAは、差動トランジスタ対において入力を受けるための手段を含み得る。そのような手段は、例えば、ノードA+及びA−を含み得る。例示的な実施形態のOTAは、一対の出力ノード(例えば、VO+及びVO−)を通して流を流すための手段を更に含み得る。容量性素子(例えば、C)は、一対の出力ノードに結合される。例えば、そのような手段は、ノードA+及びA−を通して電流を流すように動作するPMOSトランジスタ310を含み得る。例示的な実施形態のOTAは、第1の周波数ポールと第2の周波数ポールとを有する応答を、一対の出力ノードにおいて、出力するための手段を更に含み得る。第2の周波数ポールは、容量性素子の関数であり、第2の周波数ポールは、第1の周波数ポールよりも大きい周波数にある。例えば、第2の周波数ポールCは、(周波数fにおける)第1の周波数ポール及び(周波数fにおける)第2の周波数ポールを有する応答を、一対の出力モードVO+及びVO−において、出力するように動作する。図5及び以下の付随の説明参照。(周波数fにおける)第2の周波数ポールは、容量性素子Cの関数であり、(周波数fにおける)第2の周波数ポールは、(周波数fにおける)第1の周波数ポールよりも大きい周波数にある。
[0035]例示的な実施形態のOTAは、一対の出力ノード(VO+及びVO−)に結合されたカスコードトランジスタ対(例えば、330)を通して電流を流すための手段を更に含み得る。一対の出力ノードは、カスコードトランジスタ対を介して差動トランジスタ対に結合される。例えば、そのような手段は、基準電圧Vb2をカスコードトランジスタ対330に供給するための接続を含み得る。基準電圧Vb2を供給する接続は、カスコードトランジスタ対330を通して電流を流す。例示的な実施形態のOTAは、カスコードトランジスタ対に結合された第2のカスコードトランジスタ対(例えば、340)を通して電流を流すための手段を更に含み得る。(第2の)カスコードトランジスタ対340は、第2のタイプのMOS(例えば、NMOS)トランジスタを含む。そのような手段は、基準電圧Vb3をカスコードトランジスタ対340に供給するための接続を含み得る。基準電圧Vb3を供給する接続は、カスコードトランジスタ対340を通して電流を流す。例示的な実施形態のOTAは、シグマ−デルタアナログ/デジタル変換の積分機能を実行するための手段を更に含み得る。例えば、ADC262は、OTA300を含むシグマ−デルタADCであり得る。ADC262内のOTA300への接続は、シグマ−デルタアナログ/デジタル変換の積分機能を実行する手段を提供する。
[0036]図5は、第2の周波数ポールキャパシタを有するOTA300及び第2の周波数ポールキャパシタを有さないOTA400の応答を備えるボードブロットを例示する。プロット510は、周波数に対する応答のゲインを(デシベル即ちdBで)例示する。プロット520は、周波数に対する応答の位相を(度数で)例示する。第1のポール周波数fにおいて、ゲインは、−20dB/decの勾配で減少し始める。位相は、−45度である。一例では、第1の周波数ポールは、トランスコンダクタンスの関数g/Cである。別の例では、第1の周波数ポールは、1/Rout×Cであり、ここで、Routは、この例におけるOTA300の出力抵抗である。トランスコンダクタンスgは、OTA300の応答のゲインの例である。ユニティゲイン周波数fUGにおいて、ゲインは、0dB(ユニティゲイン)であり得る。単一ポールの(single-poled)OTA400の場合、ゲインは、−20dB/decの勾配で減少し続け、位相は、−90度で安定している。故に、OTA400の位相マージンは、90度となるだろう(−90度と−180度との間の位相間の差分)。OTA300の場合、応答における第2の周波数ポールが、周波数fにおいて発生する。ゲインは、−40dB/decへと勾配を変化させる。一例では、第2の周波数ポールは、トランスコンダクタンスの関数g/Cである。OTA300の位相マージンは、周波数fUGにおいて測定され得る。周波数fUGにおいて、位相マージンは、−180度までの、OTA300位相における差分であり、これは、90度よりも小さい。一例では、OTA300の位相マージンは、70度と90度との間であり、依然として、性能要件(例えば、応答時間)を満たす。例示されるように、OTA300の応答は、fにおいて第1の周波数ポールを、fにおいて第2の周波数ポールを含み、fは、fよりも大きい周波数にある。
[0037]第2の周波数ポールキャパシタCによって導入される第2の周波数ポールの特徴のうちの1つは、図5に示される、低減された位相マージンであり得る。図6は、位相マージンに基づいた様々なOTA応答を例示する。図610は入力である。図620−640は、様々な位相マージンにおける応答であり、ここで、応答は、点線で示されるリンギングを伴わない。図620は、図610において45度の位相マージンで示される入力に対する応答である。OTA300の応答の例は、図620に類似し得る。図630は、図610において70度の位相マージンで示される入力に対する応答である。OTA300の応答の例は、図630に類似し得る。図640は、図610において90度の位相マージンで示される入力に対する応答である。従って、OTA400の応答は、図640に類似し得る。図610−640で示されるように、位相マージンが減少するに伴い、応答時間が改善する。しかしながら、応答におけるリンギングが増加し、結果として、リンギングなしの応答と比較して誤差を増加させる。一例では、40度と90度との間の位相マージンにおけるOTA300は、OTA400よりも速い応答時間を有する。故に、OTA300の動作電流は、電力節約を達成するために低減され得るが、依然として、性能要件を満たす。
[0038]一例では、第2の周波数ポールキャパシタCの値は、OTA300のトランスコンダクタンスg、負荷キャパシタCの値及び位相マージンの関数であり得る。第2の周波数ポールキャパシタCの追加は、位相マージンに甚大な影響は与えないだろう。故に、OTA300の1つの特徴は、位相マージンが、負荷キャパシタC(従って、トランスコンダクタンスg)及び第2の周波数ポールキャパシタCの値を調整することで比較的容易に決定及び調整され得ることとなる。第2の周波数ポールキャパシタC及び負荷キャパシタCは、同じタイプのキャパシタであり得る。例えば、それらは両方とも、金属−絶縁体−金属キャパシタであり得る。このように、両方の周波数ポールが同じタイプのキャパシタによって支配されるため、同じ位相マージンが、コーナ条件(例えば、電圧及び温度コーナ)にわたって維持され得る。
[0039]OTA300の応答は、以下のように説明され得る:
Figure 2017537556
ここで、帯域幅BWは、おおよそ、gとCとの比である。一例では、位相マージンは、70度をターゲットとしており、Cは、100fF〜200fFに設定される。応答における誤差は、以下の通りである:
Figure 2017537556
ここで、errnormは、実際の応答と理想の応答(例えば、リンギングを伴わない応答)との間の差分であり、tは、時間である。
[0040]第2の周波数ポールキャパシタCの追加は、スルーレート、ノイズ、線形性、同相除去比(CMRR)及び電源除去比(PSRR)のような、OTA300の他のパラメータに甚大な影響は与えないだろう。比較のために、第2の周波数ポールキャパシタCを有さないOTA400の応答は、以下のように説明され得る:
BW=g/C
ここで、BWは、OTA400の帯域幅である。一例では、位相マージンは、90度をターゲットとしている。応答における誤差は、以下の通りである:
Figure 2017537556
ここで、errnormは、実際の応答と理想の応答との間の差分であり、tは、時間である。
[0041]図7は、例示的な実施形態のOTA(例えば、OTA300)の動作のフローチャート700である。点線で示されるステップは、オプションであり得る。702において、差動トランジスタ対(例えば、図3,320)において入力を受ける。704において、電流は、一対の出力ノードを通して流れる。(例えば、図3,VO+及びVO−)。容量性素子(例えば、図3,C)は、一対の出力ノードに結合される。706において、応答が、一対の出力ノードにおいて出力される。応答は、(例えば、図5,f及びfにおける)第1の周波数ポール及び第2の周波数ポールを有する。第2の周波数ポールは、容量性素子の関数である。第2の周波数ポールは、第1の周波数ポールよりも大きい周波数にある。708において、電流は、一対の出力ノードに結合されたカスコードトランジスタ対(例えば、図3,330)を通して流れる。一対の出力ノードは、カスコードトランジスタ対を介して差動トランジスタ対に結合される。710において、電流は、カスコードトランジスタ対(例えば、図3,340)に結合された第2のカスコードトランジスタ対を通して流れる。716において、受けた入力が積分される。718において、シグマ−デルタアナログ/デジタル変換が、積分に基づいて実行される(図2,ADC262)。これらのステップの例は、図2−6及び付随の説明で説明される。
[0042]開示されたプロセスにおけるステップの特定の順序又は階層が例示的なアプローチの1つの例示であることは理解されるべきである。設計の選好に基づいて、これらのプロセスにおけるステップの特定の順序又は階層が並べ替えられ得ることは理解される。更に、幾つかのステップは、組み合されたり省略されたりし得る。付随の方法の請求項は、様々なステップの要素を1つのサンプルの順序で提示し、それらが提示されたその特定の順序又は階層に限定されることは意図されない。
[0043]先の説明は、当業者が、本明細書で説明された様々な態様を実施できるようにするために提供される。これらの態様に対する様々な修正は、当業者には容易に明らかとなり、本明細書で定義された包括的な原理は、他の態様に適用され得る。故に、特許請求の範囲は、本明細書で示された態様に限定されることが意図されたものではなく、文言の特許請求の範囲と合致する全範囲が与えられるべきであり、ここにおいて、単数形の要素への参照は、別途明記されていない限り、「1つ及び1つのみ」を意味することを意図しておらず、むしろ「1つ又は複数」を意味する。別途明記されていない限り、「何らかの/幾つかの」という用語は、1つ又は複数を指す。当業者が知っている又は後に知ることとなる、本開示全体にわたって説明された様々な態様の要素と構造的及び機能的に同等なものは全て、参照によって本明細書に明確に組み込まれ、特許請求の範囲に包含されることを意図している。更に、本明細書で開示されたものはどれも、そのような開示が特許請求の範囲に明示的に記載されているかどうかに関わらず、公に献呈されることを意図するものではない。どの請求項の要素も、その要素が「〜ための手段」という表現を使用して明記されていない限り、手段プラス機能(means plus function)として解釈されるべきではない。
[0043]先の説明は、当業者が、本明細書で説明された様々な態様を実施できるようにするために提供される。これらの態様に対する様々な修正は、当業者には容易に明らかとなり、本明細書で定義された包括的な原理は、他の態様に適用され得る。故に、特許請求の範囲は、本明細書で示された態様に限定されることが意図されたものではなく、文言の特許請求の範囲と合致する全範囲が与えられるべきであり、ここにおいて、単数形の要素への参照は、別途明記されていない限り、「1つ及び1つのみ」を意味することを意図しておらず、むしろ「1つ又は複数」を意味する。別途明記されていない限り、「何らかの/幾つかの」という用語は、1つ又は複数を指す。当業者が知っている又は後に知ることとなる、本開示全体にわたって説明された様々な態様の要素と構造的及び機能的に同等なものは全て、参照によって本明細書に明確に組み込まれ、特許請求の範囲に包含されることを意図している。更に、本明細書で開示されたものはどれも、そのような開示が特許請求の範囲に明示的に記載されているかどうかに関わらず、公に献呈されることを意図するものではない。どの請求項の要素も、その要素が「〜ための手段」という表現を使用して明記されていない限り、手段プラス機能(means plus function)として解釈されるべきではない。
以下に本願発明の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
[C1]
演算トランスコンダクタンス増幅器(OTA)であって、
第1のノード及び第2のノードと、
入力を受けるための差動トランジスタ対と、ここにおいて、前記差動トランジスタ対は、前記第1のノード及び前記第2のノードに結合される、
前記入力に対する応答を出力するための一対の出力ノードと、ここにおいて、前記一対の出力ノードにおける前記応答は、第1の周波数ポールを備える、
前記第1のノードと前記第2のノードとの間に結合された容量性素子と、ここにおいて、前記応答は、第2の周波数ポールを含み、前記第2の周波数ポールは、前記容量性素子の関数であり、前記第2の周波数ポールは、前記第1の周波数ポールよりも大きい周波数にある、
を備えるOTA。
[C2]
前記一対の出力ノードに結合された少なくとも1つの容量性負荷を更に備え、ここにおいて、前記第2の周波数ポールは、前記少なくとも1つの容量性負荷の関数である、C1に記載のOTA。
[C3]
前記一対の出力ノードに結合されたカスコードトランジスタ対を更に備え、ここにおいて、前記一対の出力ノードは、前記カスコードトランジスタ対を介して前記差動トランジスタ対に結合される、C2に記載のOTA。
[C4]
前記差動トランジスタ対及び前記カスコードトランジスタ対は、第1のタイプの金属酸化膜半導体(MOS)トランジスタを備える、C3に記載のOTA。
[C5]
前記カスコードトランジスタ対に結合された第2のカスコードトランジスタ対を更に備え、ここにおいて、前記第2のカスコードトランジスタ対は、第2のタイプの金属酸化膜半導体(MOS)トランジスタを備える、C4に記載のOTA。
[C6]
前記容量性素子及び前記少なくとも1つの容量性負荷は、同じタイプのキャパシタを備える、C2に記載のOTA。
[C7]
前記応答のゲイン、前記容量性素子のキャパシタンス及び前記少なくとも1つの容量性負荷のキャパシタンスは、前記応答の位相マージンがおおよそ40〜90度となるように設定される、C2に記載のOTA。
[C8]
前記OTAは、シグマ−デルタアナログ/デジタル変換の積分機能を実行するように構成される、C1に記載のOTA。
[C9]
前記OTAは、単一段である、C1に記載のOTA。
[C10]
演算トランスコンダクタンス増幅器(OTA)のための方法であって、
差動トランジスタ対において入力を受けることと、
一対の出力ノードを通して電流を流すことと、ここにおいて、容量性素子は、前記一対の出力ノードに結合される、
第1の周波数ポール及び第2の周波数ポールを有する応答を、前記一対の出力ノードにおいて、出力することと、ここで、前記第2の周波数ポールは、前記容量性素子の関数であり、ここにおいて、前記第2の周波数ポールは、前記第1の周波数ポールよりも大きい周波数にある、
を備える方法。
[C11]
前記第2の周波数ポールは、前記一対の出力ノードに結合された少なくとも1つの容量性負荷の関数である、C10に記載の方法。
[C12]
前記一対の出力ノードに結合されたカスコードトランジスタ対を通して電流を流すことを更に備え、ここにおいて、前記一対の出力ノードは、前記カスコードトランジスタ対を介して前記差動トランジスタ対に結合される、C11に記載の方法。
[C13]
前記差動トランジスタ対及び前記カスコードトランジスタ対は、第1のタイプの金属酸化膜半導体(MOS)トランジスタを備える、C12に記載の方法。
[C14]
前記カスコードトランジスタ対に結合された第2のカスコードトランジスタ対を通して電流を流すことを更に備え、ここにおいて、前記第2のカスコードトランジスタ対は、第2のタイプの金属酸化膜半導体(MOS)トランジスタを備える、C13に記載の方法。
[C15]
前記容量性素子及び前記少なくとも1つの容量性負荷は、同じタイプのキャパシタを備える、C11に記載の方法。
[C16]
前記応答のゲイン、前記容量性素子のキャパシタンス及び前記少なくとも1つの容量性負荷のキャパシタンスは、前記応答の位相マージンがおおよそ40〜90度となるように設定される、C11に記載の方法。
[C17]
前記入力を積分することと、
前記積分に基づいて、シグマ−デルタアナログ/デジタル変換を実行することと
を更に備える、C10に記載の方法。
[C18]
演算トランスコンダクタンス増幅器(OTA)であって、
差動トランジスタ対において入力を受けるための手段と、
一対の出力ノードを通して電流を流すための手段と、ここにおいて、容量性素子は、前記一対の出力ノードに結合される、
第1の周波数ポール及び第2の周波数ポールを有する応答を、前記一対の出力ノードにおいて、出力するための手段と、ここで、前記第2の周波数ポールは、前記容量性素子の関数であり、ここにおいて、前記第2の周波数ポールは、前記第1の周波数ポールよりも大きい周波数にある、
を備えるOTA。
[C19]
前記第2の周波数ポールは、前記一対の出力ノードに結合された少なくとも1つの容量性負荷の関数である、C18に記載のOTA。
[C20]
前記一対の出力ノードに結合されたカスコードトランジスタ対を通して電流を流すための手段を更に備え、ここにおいて、前記一対の出力ノードは、前記カスコードトランジスタ対を介して前記差動トランジスタ対に結合される、C19に記載のOTA。
[C21]
前記差動トランジスタ対及び前記カスコードトランジスタ対は、第1のタイプの金属酸化膜半導体(MOS)トランジスタを備える、C20に記載のOTA。
[C22]
前記カスコードトランジスタ対に結合された第2のカスコードトランジスタ対を通して電流を流すための手段を更に備え、ここにおいて、前記第2のカスコードトランジスタ対は、第2のタイプの金属酸化膜半導体(MOS)トランジスタを備える、C21に記載のOTA。
[C23]
前記容量性素子及び前記少なくとも1つの容量性負荷は、同じタイプのキャパシタを備える、C19に記載のOTA。
[C24]
前記応答のゲイン、前記容量性素子のキャパシタンス及び前記少なくとも1つの容量性負荷のキャパシタンスは、前記応答の位相マージンがおおよそ40〜90度となるように設定される、C19に記載のOTA。
[C25]
シグマ−デルタアナログ/デジタル変換の積分機能を実行するための手段を更に備える、C18に記載のOTA。
[C26]
前記OTAは、単一段である、C18に記載のOTA。

Claims (26)

  1. 演算トランスコンダクタンス増幅器(OTA)であって、
    第1のノード及び第2のノードと、
    入力を受けるための差動トランジスタ対と、ここにおいて、前記差動トランジスタ対は、前記第1のノード及び前記第2のノードに結合される、
    前記入力に対する応答を出力するための一対の出力ノードと、ここにおいて、前記一対の出力ノードにおける前記応答は、第1の周波数ポールを備える、
    前記第1のノードと前記第2のノードとの間に結合された容量性素子と、ここにおいて、前記応答は、第2の周波数ポールを含み、前記第2の周波数ポールは、前記容量性素子の関数であり、前記第2の周波数ポールは、前記第1の周波数ポールよりも大きい周波数にある、
    を備えるOTA。
  2. 前記一対の出力ノードに結合された少なくとも1つの容量性負荷を更に備え、ここにおいて、前記第2の周波数ポールは、前記少なくとも1つの容量性負荷の関数である、請求項1に記載のOTA。
  3. 前記一対の出力ノードに結合されたカスコードトランジスタ対を更に備え、ここにおいて、前記一対の出力ノードは、前記カスコードトランジスタ対を介して前記差動トランジスタ対に結合される、請求項2に記載のOTA。
  4. 前記差動トランジスタ対及び前記カスコードトランジスタ対は、第1のタイプの金属酸化膜半導体(MOS)トランジスタを備える、請求項3に記載のOTA。
  5. 前記カスコードトランジスタ対に結合された第2のカスコードトランジスタ対を更に備え、ここにおいて、前記第2のカスコードトランジスタ対は、第2のタイプの金属酸化膜半導体(MOS)トランジスタを備える、請求項4に記載のOTA。
  6. 前記容量性素子及び前記少なくとも1つの容量性負荷は、同じタイプのキャパシタを備える、請求項2に記載のOTA。
  7. 前記応答のゲイン、前記容量性素子のキャパシタンス及び前記少なくとも1つの容量性負荷のキャパシタンスは、前記応答の位相マージンがおおよそ40〜90度となるように設定される、請求項2に記載のOTA。
  8. 前記OTAは、シグマ−デルタアナログ/デジタル変換の積分機能を実行するように構成される、請求項1に記載のOTA。
  9. 前記OTAは、単一段である、請求項1に記載のOTA。
  10. 演算トランスコンダクタンス増幅器(OTA)のための方法であって、
    差動トランジスタ対において入力を受けることと、
    一対の出力ノードを通して電流を流すことと、ここにおいて、容量性素子は、前記一対の出力ノードに結合される、
    第1の周波数ポール及び第2の周波数ポールを有する応答を、前記一対の出力ノードにおいて、出力することと、ここで、前記第2の周波数ポールは、前記容量性素子の関数であり、ここにおいて、前記第2の周波数ポールは、前記第1の周波数ポールよりも大きい周波数にある、
    を備える方法。
  11. 前記第2の周波数ポールは、前記一対の出力ノードに結合された少なくとも1つの容量性負荷の関数である、請求項10に記載の方法。
  12. 前記一対の出力ノードに結合されたカスコードトランジスタ対を通して電流を流すことを更に備え、ここにおいて、前記一対の出力ノードは、前記カスコードトランジスタ対を介して前記差動トランジスタ対に結合される、請求項11に記載の方法。
  13. 前記差動トランジスタ対及び前記カスコードトランジスタ対は、第1のタイプの金属酸化膜半導体(MOS)トランジスタを備える、請求項12に記載の方法。
  14. 前記カスコードトランジスタ対に結合された第2のカスコードトランジスタ対を通して電流を流すことを更に備え、ここにおいて、前記第2のカスコードトランジスタ対は、第2のタイプの金属酸化膜半導体(MOS)トランジスタを備える、請求項13に記載の方法。
  15. 前記容量性素子及び前記少なくとも1つの容量性負荷は、同じタイプのキャパシタを備える、請求項11に記載の方法。
  16. 前記応答のゲイン、前記容量性素子のキャパシタンス及び前記少なくとも1つの容量性負荷のキャパシタンスは、前記応答の位相マージンがおおよそ40〜90度となるように設定される、請求項11に記載の方法。
  17. 前記入力を積分することと、
    前記積分に基づいて、シグマ−デルタアナログ/デジタル変換を実行することと
    を更に備える、請求項10に記載の方法。
  18. 演算トランスコンダクタンス増幅器(OTA)であって、
    差動トランジスタ対において入力を受けるための手段と、
    一対の出力ノードを通して電流を流すための手段と、ここにおいて、容量性素子は、前記一対の出力ノードに結合される、
    第1の周波数ポール及び第2の周波数ポールを有する応答を、前記一対の出力ノードにおいて、出力するための手段と、ここで、前記第2の周波数ポールは、前記容量性素子の関数であり、ここにおいて、前記第2の周波数ポールは、前記第1の周波数ポールよりも大きい周波数にある、
    を備えるOTA。
  19. 前記第2の周波数ポールは、前記一対の出力ノードに結合された少なくとも1つの容量性負荷の関数である、請求項18に記載のOTA。
  20. 前記一対の出力ノードに結合されたカスコードトランジスタ対を通して電流を流すための手段を更に備え、ここにおいて、前記一対の出力ノードは、前記カスコードトランジスタ対を介して前記差動トランジスタ対に結合される、請求項19に記載のOTA。
  21. 前記差動トランジスタ対及び前記カスコードトランジスタ対は、第1のタイプの金属酸化膜半導体(MOS)トランジスタを備える、請求項20に記載のOTA。
  22. 前記カスコードトランジスタ対に結合された第2のカスコードトランジスタ対を通して電流を流すための手段を更に備え、ここにおいて、前記第2のカスコードトランジスタ対は、第2のタイプの金属酸化膜半導体(MOS)トランジスタを備える、請求項21に記載のOTA。
  23. 前記容量性素子及び前記少なくとも1つの容量性負荷は、同じタイプのキャパシタを備える、請求項19に記載のOTA。
  24. 前記応答のゲイン、前記容量性素子のキャパシタンス及び前記少なくとも1つの容量性負荷のキャパシタンスは、前記応答の位相マージンがおおよそ40〜90度となるように設定される、請求項19に記載のOTA。
  25. シグマ−デルタアナログ/デジタル変換の積分機能を実行するための手段を更に備える、請求項18に記載のOTA。
  26. 前記OTAは、単一段である、請求項18に記載のOTA。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11016519B2 (en) * 2018-12-06 2021-05-25 Stmicroelectronics International N.V. Process compensated gain boosting voltage regulator
JP2020184665A (ja) 2019-05-07 2020-11-12 株式会社村田製作所 送受信回路
CN112865800B (zh) * 2020-12-31 2024-04-02 瑞声科技(南京)有限公司 一种优化OTA的sigma-delta ADC调制器及电子设备
US11736071B2 (en) * 2021-03-22 2023-08-22 Qualcomm Incorporated Wideband amplifier

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000068761A (ja) * 1998-08-18 2000-03-03 Fujitsu Ltd 半導体増幅回路
JP2000183671A (ja) * 1998-12-08 2000-06-30 Natl Semiconductor Corp <Ns> 動的補償を有する増幅器及び方法
JP2010519857A (ja) * 2007-02-23 2010-06-03 クゥアルコム・インコーポレイテッド 集積フィルタを備えた増幅器
JP2010521127A (ja) * 2007-03-09 2010-06-17 クゥアルコム・インコーポレイテッド 広帯域インピーダンスおよびノイズ整合を備えた周波数選択性増幅器
JP2011530246A (ja) * 2008-08-01 2011-12-15 クゥアルコム・インコーポレイテッド スイッチトキャパシタ回路用の適応型バイス電流発生
JP2014509136A (ja) * 2011-02-14 2014-04-10 ノルディック セミコンダクタ アーエスアー アナログデジタル変換器

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5384501A (en) * 1990-06-15 1995-01-24 Kabushiki Kaisha Toshiba Integration circuit including a differential amplifier having a variable transconductance
US5631598A (en) * 1995-06-07 1997-05-20 Analog Devices, Inc. Frequency compensation for a low drop-out regulator
DE69529908T2 (de) * 1995-11-30 2003-12-04 St Microelectronics Srl Frequenzselbstkompensierter Operationsverstärker
JP3361021B2 (ja) * 1996-12-16 2003-01-07 株式会社東芝 フィルタ回路
US6191637B1 (en) * 1999-03-05 2001-02-20 National Semiconductor Corporation Switched capacitor bias circuit for generating a reference signal proportional to absolute temperature, capacitance and clock frequency
US7049894B1 (en) 2004-02-27 2006-05-23 Marvell International Ltd. Ahuja compensation circuit with enhanced bandwidth
US7248117B1 (en) 2005-02-04 2007-07-24 Marvell International Ltd. Frequency compensation architecture for stable high frequency operation
US7639078B2 (en) * 2006-07-27 2009-12-29 Linear Technology Corporation Class AB folded-cascode amplifier having cascode compensation
US7760019B2 (en) * 2008-03-04 2010-07-20 Micron Technology, Inc. Adaptive operational transconductance amplifier load compensation
US7646247B2 (en) * 2008-06-02 2010-01-12 Mediatek Singapore Pte Ltd. Ahuja compensation circuit for operational amplifier
CN101615894B (zh) * 2008-06-27 2013-06-19 深圳赛意法微电子有限公司 可调线性运算跨导放大器
KR20100021938A (ko) 2008-08-18 2010-02-26 삼성전자주식회사 개선된 위상 마진을 갖는 폴디드 캐스코드 연산 증폭기
IT1392081B1 (it) 2008-12-05 2012-02-09 St Wireless Sa "amplificatore operazionale a trasconduttanza a due stadi di amplificazione"
US8072267B2 (en) * 2009-06-09 2011-12-06 Infineon Technologies Ag Phase margin modification in operational transconductance amplifiers
US7889004B1 (en) * 2009-09-30 2011-02-15 Analog Devices, Inc. Operational amplifiers with enhanced parameters
CN103929138B (zh) * 2014-04-24 2016-08-31 东南大学 一种低功耗高增益高摆率的运算跨导放大器

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000068761A (ja) * 1998-08-18 2000-03-03 Fujitsu Ltd 半導体増幅回路
JP2000183671A (ja) * 1998-12-08 2000-06-30 Natl Semiconductor Corp <Ns> 動的補償を有する増幅器及び方法
JP2010519857A (ja) * 2007-02-23 2010-06-03 クゥアルコム・インコーポレイテッド 集積フィルタを備えた増幅器
JP2010521127A (ja) * 2007-03-09 2010-06-17 クゥアルコム・インコーポレイテッド 広帯域インピーダンスおよびノイズ整合を備えた周波数選択性増幅器
JP2011530246A (ja) * 2008-08-01 2011-12-15 クゥアルコム・インコーポレイテッド スイッチトキャパシタ回路用の適応型バイス電流発生
JP2014509136A (ja) * 2011-02-14 2014-04-10 ノルディック セミコンダクタ アーエスアー アナログデジタル変換器

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