TW201106613A - Differential amplifier - Google Patents

Description

201106613 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於差動放大器。 本申請案根據並主張在2009年 g申請案第2__虎之優先權，其内容於=== 【先前技術】 刖，差動放大15係用在高速介面(如USB2.0)的接收電路之 器十日本^開專利公報第3_85817號揭示此】的差 動放大态之技術作為先剷技術。同時，、 體元件中，當差動放大器停止運作放^的+導 術通常用以減少電力消耗。圖12盘\7關閉技 放大器1與2之_。在日本公_ =^8目5==差， 如圖12所示，差動放大器！包括撕〇 以及電源關_關電路PDSW1。 4溫W1至MP4 ΡΜ〇Γ^ί ^刪的雜連接玲祕應·端彻， PMOS -电曰曰體廳的汲極連接至輸 ==至輸入㈣。觸電晶體_原= :體刪的没極連接至輸出端 源極連接至輸出端οτ，腹os電晶體-及芯 晶，的•連接至輸入端1丁。= 兩、, 體碰的閘極連接至輸入端ΙΒ。 SW1包括_S電晶體_1與 私曰曰體應11的汲極連接至節點N1，且NM〇s ^ 201106613 晶體MN11的源極連接至接地電壓端GN1>NM〇s電晶體_12 的汲=連接至節點N2，且NMOS電晶體_12的源極連接至接 地電壓端GND。電源關閉信號PDB輸入至NMOS電晶體MNU 與MN12、的閘極。當電源關閉信號pDB為高階，差動放大器ι係 處！!正常運作狀態。同時’當電源關信號PDB為低階，差動放 大器1係處於電源關閉狀態(待命狀態）。 如圖13所示，差動放大器2包括NMOS電晶體JVQW至 MN4，以及電源關閉開關電路pDSW2。厕〇;5電晶體應j的源 極連接至接地電壓端GND，丽〇8電晶體應丨的汲極連接至輪 出端OT，且NM0S電晶體刚^的閘極連接至輸入端汀。厕〇s 電晶體MN2的源極連接至接地電壓端GND，應〇s電晶體麵2 的没極連接讀$端電晶體謹2的問極連接 入端IB ° NMOS電晶體刚3的源極連接至輸出端〇τ，舰〇s電 曰=MSB驗極連接至節，點N3，且丽〇8電晶體刪的問極 連接至輸人端IB。NMOS電晶體MW的藤連接至輸出端〇B， Π、ί=Γ4的沒極連接至節點N4,且_s電^腦 的閘極連接至輸入端it。 電源關閉開關電路pDSW2包括PM0S電晶體刪！应 MP12。PMOS電晶體刪i的汲極連接至節點N3 曰^

°PM0S 連接至_N4 ’ PM0S電晶體廳2的 盥MP12的Pm關閉j虎 輸至M〇S電晶體刪1 严==3:，剩閉信號簡為低階，差動放大器2係 ^ 2二产於^^時’當電源關閉信號PDB為高階，差動放 大為2係處於電源關閉狀態(待命狀態）。 為便於描述，參考符號rvDD與「GN^ 應電壓與接地電壓，並亦代表端點隸另冰」:別代表電源供 老铃％「ΤΤ ώ3「~m 代衣蜢沾名稱。另外，為便於描述，參 此外為便於^，_符號「QT」與「 從該端點輸it}的錢名稱。 彳域4名稱以及 201106613 在日士^ ^呈ΐ描緣差動放大器1的運作之時序圖。參照圖Η， 孫之月'J，因為電源關閉信號PDB為低階，声動放大哭， 係處於電源關閉狀態。在時間u眸 _白，勖放大态- 因此，差動放大器！開始正常^作時且電===咖為㈣^ 而輸出差動輸出信號〇τ與輸入信號^與 基本運作她。因此，此處省料運作制。 的 【發明内容】 參昭ίί虹ίί現差動放大器1與2具有以下描述問題。接著 多二、'回工、以差動放大器！為例說明該 1的問題之示範性簡圖。差動放大器== 及在門;祕1至娜4麵極與汲極之間具有寄生電容’以 雕=V = 1具有寄生電容。圖15呈現在每個PM0S電晶 FMU的間極與没極之間形成的每個寄生電容C1至C4。 為了簡化圖式而省略每個PM〇S電晶體刪至 MP4的閘極與源極之間的寄生電容。 懸nt圖14的時間u之前，差動放大器1係處於電源關 源關閉信號PDB為低階，所以觀08電晶體麵1

Niuno:才i。因此，沒有電流流過由雨⑽電晶體縱3與刪 盘於出0〇丁沾日1體臟1組成的第一電流路徑。所以，節點N1 ：：ίί 電位實f上與電源供應電壓VDD —樣。相似地， 過ίPMC)S電晶體副*碰2以及舰⑽電晶體 杏所μ 的第二電流路徑。所以’節點N2與輪出端0B的電位 只貝上與电源供應電壓VDD —樣。 U日夺’差動放大器1係處於正常運作狀態。因為電源 關閉仏ί PDB，高階，所以丽〇S電晶體_1與丽2開啟。 口此第與第二電流路徑各自的每個運作點係由差動輸入信號 201106613 IT與IB決定。所以，；pM0S電晶體^^至Μρ#的没極電壓從電 源供應電壓VDD下降至預定電壓。亦即在pMOS電晶體mpi至 MP4的及極與閘極之間的每個寄生電容之每個汲極側電位下降。 因此，如圖15所示，產生從輸入端IT流至寄生電容C1與 C4的充電電流。pm〇S電晶體MP1與MP4的閘極電流因而增加。 所以，電流從輸入端流入，且輸入端IT的電位下降。當寄生電容 C1與C4根據鏡像電流完成充電時，輸入端订的電位回歸先前電 位。相似的現象亦發生在輸入端ffi側。 接著，在時間t2時，因為電源關閉信號PDB為低階，所以 NMOS電晶體MN11與MN12關閉。因此，沒有電流流過第一與 第二電流路徑，X節點N1與N2以及輸出端〇τ與〇B的每個電 位再次改變為實質上與電源供應電壓VDD的電位相等。所以，在 每個PMOS電晶體MP1至MP4的汲極與閘極之間的每個寄生電 容之每個汲極側電位上升。 因此，如圖16所示，放電電流從每個充電的寄生電容的閘極 侧流出。PMOS電晶體MP1與MP4的閘極電流因而增加。所以， 在輸入端IT的電流增加，且輸入端IT的電位上升。當寄生電容 C1與C4根據鏡像電流完成放電時，輸入端汀的電位回歸至 電位。相似的現象亦發生在輸入端];Β側。 圖17呈現一時序圖，其描繪如上述的PM〇s電晶體^丨 MP4以及輸入端IT與ffi之電流與電壓波形。圖17的泉 表時間與圖14相同。如圖π所示，在時間扒與^時^上 壓變化與輸域IT及m的職鋪瓶—起發生。此電壓= 造成輸入至連接差動放大器1的輸入端Ιτ與IB的其他電 號中的雜訊。包括此雜訊的輸入信號可能造成其他電二 σ 此問題亦發生於差動放大器2中，但因為其基本上鱼差 相同而省略說明。 初力又人态1 本發明的第一示範性實施態樣為一種差動放大器， -電流路徑，其在第-電源供應端與第二電源供應^ 接， 且輸出-魏輸出錢；第二電流路徑，其在第—電^^與 201106613 另-差動輸咖，其中第- 輸出信號辟—㈣端差動 一控制端；第二I日*, 〔、有接收—差動輸入信號之 連接，且具有接收:他“於f—電源供應端與第—輪出端之間 電路，其在=控制端，·以及第—開關 徑包括：第三電晶體、:、2在^_恭電日日體之間連接’第二電流路 信號的第二輸出端之間連另-差動輸出 且具有魏端之間連接， f第電源供應端與第三電晶體之： 電路的每—個之_狀態碗-鋪錢㈣。開關 根據本發明的第一示範性實 透過第-與第三電晶體的寄生電容;;=== -開關係改變為導電狀態或料電狀態。她地， j ===動輸人信號(供應至第—與第三 一輸入端產生的電位變化。 ）另 根據本發明的第-示範性實施態樣之差動放大· 生於該輸人端的雜訊’並驗連接至該輸人端的其他電路ϋ靈。 【實施方式】 [第一示範性實施例] 本發明的第-示範性實施例冑參照_圖式詳細描述如 圖1係依照此示範性實施例呈現差動放大器100之組態。如圖五 所示’差動放大器100包括PMOS電晶體MpiOl至^ρ1〇4°盥 ΜΡ110，以及 NMOS 電晶體 ΜΝ110。 〇

PMOS電晶體ΜΡ110的源極連接至電源供應電壓端VDt)，且 PMOS電晶體MP110的汲極連接至節點N101。電源關閉信號pD 201106613 至PMOS電晶體Mpno的閘極。pM〇 ^連接至節點刪彳⑽電晶體聰的的沒 “” 晶體谢的源極連接至輸出端 =接至接峨端㈣，且觸s電晶體==: 第-電流路徑t G、_3與则1組成 ΡΜΟ^Ϊ^ <1=，104私原極連接至電源供應電壓端伽， 電曰曰體ΜΡ104的沒極連接至輸出端〇Β，且覆〇 =的閘極連接至輸入端ΙΤ。PM〇s電晶體刪〇2的源極連g至 輸出端OB，PMOS電晶體刪02騎極連接 接

=s電晶體刚02的間極連接至輸入端ΐβ。二sU 遠接至節點_’且NM〇S電晶體MN11G的源= =接接也电壓端GND。電源關閉信號PDB輸入至腹… 體的 =電_閉信號PDB為電源關 : W。这些m〇s電晶體廳104與刪 = MN110組成第二電流路徑。 W戰電曰曰體 路，ί ί Ξ 與_s電晶體_110可視為開關電 二ff閉信號pMPDB而控制是否引發驅動ΐ DB控制。電源關閉信號PD與PDB具有 彼此相反的她，因此可藉由使用反㈣電路等反 位而^ΐ生。電源關閉信號PD與PDB因而可視為-控°制=。

mi 見鱗差動放大器100運作之時序圖。參照圖2，在日V =s ^: 細虎PDB為低階且電源關閉信號PD為高階。 於電源關閉狀態(待^狀態^ 差動放大器100係處 有電流流過第一電流路徑，所以節點_ι盘輪出端 〇的电位貫質上與接地電壓GND 一樣。另外，因為沒有=流 201106613 過第二電流路徑，所以節點mG2與輸出 源供應電壓VDD—樣。 町电位戶'貝上與電 接著，在時間ti時，電源關閉信號PDB為高 號ro為低階。因此，PM0S電晶體嫌11〇盥麗曰ϋ閉信 =閉狀態進人開啟狀態。所以，驅動電流流過 流路從，且差動放大^購係處於正常 g 電 〇T與OB係回應輸入至差動輸入端Ιτ盥ffi之^ 號 與而從差動輸出端沉與⑽輸出。因此，第—::第二^^ ίί5:每個運作點係由差動輸入信號1T與決二：ί GND上升至齡二二Π與。3的源極電歷從接地電壓 ^衝上升至駄紐。另外，在f二電流雜巾，p 101與MP103的沒極電壓從電源供應電壓下降至預定電斤曰曰體 t2時，電测閉信號PDB為低階且電^^ ίϋ為^ 電晶體娜110與電晶體MN1K) i - 啟進人關閉狀態。因此，沒有驅動電流流過第-與第 熊）/爪路裎，且差動放大窃100再次進入電源關閉狀態(待命狀 所以’沒有電流流過第-電流路徑，且節點麵工鱼 的電位，下降至接地顆G肋。另外，沒有電流流過第二電ΐ vS，ifnN1。2與輸出端0β的電位上升至觉源供應電ϊ =>、注思在下列描财，在運作狀態從電源賴狀態改 吊運作狀態或是從正常運作狀態改變為電關雖態的: 時段稱作為「運作狀態改變期間」。 曰在此狀況中，如同相關技術的差動放大器1，每個ρμ〇§電 曰曰體在閘極與汲極之間以及閘極與源極之間具有寄生電容。 動放大器1的運作狀態改變期間，由寄生電容的充電與放電運 造成的雜訊在輸入端ΙΤ與ΙΒ產生。然而，在第一示範性實施例 的差動放大器100中，在運作狀態改變期間產生於輸入端订與茁 的雜訊可被減少。由差動放大器、100提供的雜訊縮減機制將參昭 圖式描述如下。圖3與圖4呈現描繪寄生電容的充電與放電電g 10 201106613 ，簡，，該電流產生於差動放大器100的運作狀態改變期間。為 簡化=明，閘極與汲極之間的寄生電容以及閘極與源極之間的寄 ii容中僅有-個呈現在®3觸4裡。事實上，當注意充電與 放電係由閘極與汲極之間的寄生電容以及閘極與源極之間的寄^ 1容兩者所造成。另外，圖5呈現-時序圖，其描_PM0S電晶 體MP101至mp1〇4以及輸入端Ιτ與IB之電流與電壓波形。 中的參考符號代表時間與圖2中相同。 如圖3所示，差動放大器100的PM〇s電晶體_1〇1至^刊⑽ 分別具有寄生電容C101至C104。寄生電容cl〇1與α〇3分 PMOS电日日體ΜΡίοι與ΜΡΐ〇3的閘極與源極之間的寄生電容二 ^卜’寄生電容C102與C104分別為pMOS電晶體跑〇2盥 MP104的閘極與汲極之間的寄生電容。 /、 圖3為一簡圖，其呈現當PM〇s電晶體^11()盥 晶體臟110树間tl時從關閉狀態進入開啟狀態時、，每個 電容的充電與放電電流。在此狀況中，如上所述 =接地電壓·^升，且輸出端〇B的電位從電源供應= 、*中品史ί口圖3所不’寄生電容C101與C103允許電流從閘極 j ’而寄生電容C1〇2與C1〇4允許電流從閘極流入。因此，如 命H時的圖5所示，當從輸入端側觀之，pm〇s電晶體刪01 t的閘極電流減少，而從輪入端側觀之，PM0S電晶體 MP102與MP104的閘極電流增加。 當寄生電容C101與C1〇4為關注焦點時，一電 生 且在同一時間…電流流入^電容 二，r，cl02^C103為關注焦點時，—電流從寄生電容ci03 "IL ㈤一日守間，一電流流入寄生電容C102。閘極盘輸入端 !^i=M0S電晶體腦1與議4的閘極電流之^入與流 電流相互抵銷。另外，間極與輸人端1B連接的 生=02與PM103的閘極電流之流入與流出同時發 銷。因此’如圖5所示’即使在時間u時， 運作狀贈电源關閉狀態改變為正常運作狀態，輸入端ιτ與ib 11 201106613 的$流增加與減少仍受抑制。所以，輸入端Ιτ與m的電位變化 減），且產生於輸入端IT與IB的雜訊亦可減少。 曰圖4為一簡圖’其呈現當pM0S電晶體^>11()與_〇8带 MN110麵間t2時從開啟狀態進入關閉狀態時，每個寄】 的充電與放電電流。在此狀況中，如上所述，輸出端 f，〇1的電位下降至接地電塵GND，且輸出端〇B與節點Ni〇2 的電位上升至電源供應電屋VDD。因此，如Η 4所示，寄生電容 01 /、C103允斗電流從閘極流入，而寄生電容ci〇2與ci〇4分 從閘極流出。因此，如在時間t2時的圖5所示，當從輸入 =銳之’ PMOS電晶體刪01與刪〇3的閘極電流增加，而 =輪入W則觀之’ PM0S電晶體應〇2與應〇4的閘極電流減 ☆= 寄生1容C101與C104為關注焦點時，一電流流入寄生電 —時間，—電從寄生電芬C1G4流*。相似地， 二二 2與C103為關注焦點時，一電流從寄生電容α〇2 =出’且在同-時間，—電流流人寄生電容⑽3。轉入端 電晶體娜101與聰04的閘極電流之流入與流 • τ Β產生，且该電流相互抵銷。另外，閘極盘輸入端]Β Ϊ與咖3的閘極電流之流入與流出 在時間、軍2 3流相互抵銷。因此，如圖5所示，即使 入浐了曰丁盥&’乍f、L從正常運作狀態改變為電源關閉狀態，輸 =IT與IB的電流增加與減少仍受抑制。所以 的=化^，且產生於輸入端订與Ιβ的雜訊亦可減少:、。 1在二:ΓΐΐΓ包例的差動放大器100可能減少雜訊’ ίτΐϊΐ ί 相關技術的差動放大器1之輸入端 依縣—示紐實施例，雜訊縣傳輸至與差 動放大益100的輪入端連接的其他電路 仿/、 範性實施例的差動放大器100可預防造成^ 另外，圖6呈現差動放大器1〇1 風 100 ^ MOS t ；〇1 12 201106613 。咖咖1至咖4與,以及 .PMnflQS電晶體刪1()的雜4接至電秘應賴端VDD，且 ^MOS電晶體Mp11()的汲鱗接至節點細。電 輸入至mos電晶體μριιο的閉極。跑〇8電體 極連接至節點N101，NMOS電晶體讀〇3 =

=且NMOS電晶體聰03的閑極連接至輸入:==J i曰連接至輸出端〇Τ，刪〇8電晶體麵01 ^ 接t接地電壓端GND ’且譲os電晶體聰01的閘極連 電晶雜⑽與 φ曰触ο电日日體的源極連接至節點Ν102,且NMOS 電曰曰，MN102的閘極連接至輸入端Ιβ。應 麵2 2觸S電晶體_ 雷7^二^關閉域㈣輸入至應⑽電晶體臟110的 :^電為電源關閉信號阳的反相信號。醒⑽ 电日曰^=104、應1〇2與_11〇組成第二電流路徑。 杜。ίϊίϋ中與圖1相同的參考符號代表相同或相似的元 101具有一組態’其中差動放大器100的PM0S ^ Λ 至娜104分別置換為NMOS電晶體ΜΝ101至

.=14 1因此，抑制在運作狀態改變期間產生於輸入端IT與IB 始Γ:ϋσ或減^之原則與差動放大器100中的原則相似。差動 放大益101的原則等等之詳細描述因而省略。 沾iwrL此:在差動放大器101中，即使由輸入信號ΙΤ與ΙΒ驅動 1電晶體的導電形式與差_大器相反，仍可減少輸人 IB的電位變化。另外’亦能減少產生於輸入端IT與 錄訊。所以，雜訊未傳輸至連接差動放大器皿的輸入端之其 13 201106613 他電路的信號輸入。差動放大器101可預防造成其他 如同差動放大器100。 天氣’ [第二示範性實施例] ^本發明的第二示範性實施例將參照圖式詳細描述如 係依照第二示範性實施例呈現差動放大器200之示範性組能θ 圖7所示，差動放大器200包括PM〇s電晶體_1〇1至、、 ΜΡ110與ΜΡ210，以及NMOS電晶體應丨⑴與从犯仞。 PMOS電晶體ΜΡ110的源極連接至電源供應電壓端 PMOS電晶體MPlio的没極連接至節點m〇1。電源關閉信费扣 輸入至PMOS電晶體MP110的閘極。pm〇s電晶體Mp1〇3的满 極連接至節點N1(U，PMOS電晶體ΜΡ1〇3的汲極連接至輸出端、 OT，且PM0S電晶體刪03的閘極連接至輸入端。削〇 晶，MPl^l的源極連接至輸出端〇T，pM〇s電晶體礎仙的沒 極連接至節點N201，且PMOS電晶體的閘極連接至輸入 端IT。NM〇s電晶體MN210的汲極連接至節點N2〇1，且 電晶體MN210的源極連接至接地電壓端GND。電源供應電壓 VDD輸入至NM〇S電晶體MN210的閘極。PM0S電晶體^>11〇、 MP103、與MPioi以及應⑽電晶體丽21〇組成第一電流路徑。 PMOS電晶體MP210的源極連接至電源供應電壓端，且 PMOS電晶體210的汲極連接至節點2〇2。接地電壓GND輸入至 ^MOS電晶體MP210的閘極。PMOS電晶體MP104的源極連接至 節點N202 ’ PMOS電晶體MP104 極連接至輸出端〇B，且 PMOS電晶體]νΐρι〇4的閘極連接至輸入端IT(JpM〇s電晶體 MP1=的源極連接至輸出端〇B，pM〇s電晶體嫌撤的汲極連 接至節點N102，且PM0S電晶體刪〇2的閘極連接至輸入端迅。 NM〇S电晶體μνηο的汲極連接至節點Nl〇2’，且_〇3電晶體 MN110的源極連接至接地電壓端GND。電源關閉信號pDB輸入 ^NMOS電晶體應110的閘極。電源關閉信號pDB為電源關閉 佗號PD的反相信號。PM〇s電晶體嫌21〇、^川4、與 以及NMOS電晶體議⑽組成第二電流路徑。 14 201106613 請注意圖7中與圖1相同的參考符號代表相同或相似的元 件。差動放大器200與第一示範性實施例的差動放大器1〇〇之不 同點在於：PMOS電晶體MP210在:PMOS電晶體MP104與電源 供應電壓端VDD之間連接，以及NM〇s電晶體MN210在PMOS 電晶體MP101與接地電壓端GND之間連接。 PMOS電晶體MP210的閘極電壓係箝(damp)至接地電壓 GND。另外，NM〇s電晶體MN210的閘極電壓係箝至電源供應 電壓VDD。因此’ PMOS電晶體MP210與NMOS電晶體MN210 總是處於開啟狀態。所以’差動放大器200的輸入端it與IB之 運作與雜訊縮減機制與差動放大器1〇〇相似。 ’、 假定PMOS電晶體MP110與]VIP210具有一樣的電晶體尺寸 等等。假定PMOS電晶體MP103與MP104具有一樣的電晶體尺 寸等等。假定PMOS電晶體MP101與MP102具有一樣的電晶體 尺寸等等。假定NMOS電晶體MN110與MN210具有一樣的電晶 體尺寸等等。電流路徑1與電流路徑2可設計為相對稱。因此， 電流路徑1與電流路徑2可設計為具有一樣的電氣特性。 當電流路徑1與電流路徑2如在差動放大器1〇〇或1〇ι中為 不對稱相似，分別相應電流路徑丨與2的電晶體尺寸亦變成不對 稱，以便在輸出信號〇T與0B中取得預期電壓水準。因此，很難 設計電流路徑1與電流路徑2具有一樣的電氣特性，且有設計難 度增加之問題。此可能對製造變異有顯著影響。 _如上所述，因為電流路徑1與電流路徑2為對稱，差動放大 器200強化設計之簡易並可容忍製造變異。 另外，圖8呈現差動放大器201之組態，其申圖7的差動放 士器200的M0S電晶體導電形式被反轉。如圖8所示，差動放大 器201包括電晶體_1〇1至_1〇4、 PM〇Sta«MP110^MP210〇 ” PMOS電晶體MP110的源極連接至電源供應電壓端 的_連接至節點麵。電源關閉信號] 輸入至PMOS電晶體MP110的閘極。應〇3電晶體_1〇 15 201106613 極連接至節點N101 ’ NMOS電晶體MN103的源極連接至輸出端 OT ’且NMOS電晶體MN103的閘極連接至輸入端ffi。電 晶體MN101的汲極連接至輸出端〇T，NMOS電晶體_1〇1的 源極連接至節點Ν201，且NMOS電晶體ΜΝίο〗的閘極連接至輪 入端it〇nmos電晶體_21〇的汲極連接至節點 電晶體_210的源極連接至接地電壓端GNr>。電源供應電壓 VDD輸入至NMOS電晶體_210的閘極。pm〇S電晶體ΜΡΐιο、 NMOS電晶體MN103、_1〇1與_210組成第一電流路徑。 PMOS電晶體MP210的源極連接至電源供應電壓端，且 PMOS電晶體MP210的沒極連接至節點N2〇2。接地電屢gnd輸 入至PMOS電晶體MP210的閘極。nmos電晶體丽1〇4的没^ 連接至節‘點N202 ’NMOS電晶體刪104的源極連接至輸出端 OB，且NMOS電晶體MN104的閘極連接至輸入端it。NM〇s電 晶體MN102的汲極連接至輸出端〇B，電晶體_1〇2的 源極連接至節點N102，且NM〇s電晶體_1〇2的閘極連接至輪 入端IB。NMOS電晶體ΜΝΐιο的汲極連接至節點删2，顧〇§ 電晶體MN110的源極連接至接地電壓端GND。電源關閉信號pDB 輸入至NMOS電晶體MN110的閘極。電源關閉信號pDB為電源. 關閉信號PD的反相信號。pM0S電晶體清21〇以及電晶 體MN104、MN102、與MN110組成第二電流路徑。 曰曰 —睛注思圖8中與圖1及圖6相同的參考符號代表相同或相似 的元件]差動放大器201具有一組態，其中差動放大器2〇〇的M〇s 電晶體導，形式被反轉。差動放大H 2()1與第一示範性實施例的 差動放大器101之不同點在於：PMOS電晶體MP210在NM〇s 電晶體MN104與電源供應電壓端vdD之間連接，且電晶 體MN210在NMOS電晶體1〇1與接地電壓端GND之間連接。 PMOS電晶體MP210的閘極電壓係箝至接地電壓。另 外’NMOS電晶體_210的閘極電壓係箝至電源供應電壓VDD。 因此丄PMOS電晶體]MP210與NM〇s電經體_210總是處於開 啟狀悲，如差動放大态200。所以，差動放大器2〇]的輸入端π 16 201106613 與IB之運作與雜訊縮減機制與差動放大器1〇1相似。 假定PMOS電晶體]v〇p110與Mpuo具有一樣的電晶體尺寸 等等。假定NMOS電晶體_103與_1〇4具有一樣的電晶體尺 寸等等。假定NMOS電晶體ΜΝίοι與_1〇2具有一樣的電晶體 尺寸等等。假定NMOS電晶體MN1K)與_21〇具有_樣的電晶 體尺寸等等。電流路徑1與電流路徑2可設計為相對稱。因此， 如同差動放大器200,電流路徑！與電流路徑2可設計為具有一樣 的電氣特性。因此，在差動放大器201中可強化設計之簡易。另 外，差動放大器201可容忍製造變異。 [第三示範性實施例] 一本f明的第三實施例將參照圖式詳細描述如下。圖9係依照 第二示範性貫施例呈現差動放大器3〇〇的組態之實例。如圖9所 示’差動放大裔300包括pm〇S電晶體Mpioi至Μρι〇4、mpii〇 與 MP210’NMOS 電晶體]VQsnio 與 mn21〇,電容器 C301 至 C304。 PMOS私日日體ΜΡΐιο的源極連接至電源供應電壓端VDD，且 PMOS電晶體MP110的汲極連接至節點N1〇1。電源關閉信號扣 輸入至PMOS電晶體mpiio的閘極。PM〇s電晶體刪〇3的源 ，接日至電晶體刪〇3的没極連接至輸出端 T，且PMOS电晶體mpi〇3的閘極連接輪入端IB。pM〇s電 ，MP101的源極連接至輸出端〇T，PM〇s電晶體·ι〇ι的汲極 ，接至節點麵，且PM0S電晶體·1G1 _極連接至輸入端 IT。NMOS電晶體MN210的汲極連接至節點N2〇1，且 J體MN210的源極連接至接地電壓端GNI)。電源供應電壓vdd 輸入至NMOS電晶體MN210的閘極。電容器C3〇1 ^ pM〇 晶體MP101的閘極與源極之間連接。電容器⑶ m〇s兩曰 體MP103的閘極與源極之間連接。PM〇s電晶體娜⑽、 與MP101，以及NMOS電晶體雇21〇組成第一電流路徑。 PMOS電晶體MP210的源極連接至電源供應 漏s電晶體朦210的沒極連接至節點職 入至麵電晶體觀0的·。觸電= 17 201106613 連接至即點N202，m〇S電晶體刪〇4的没極連接至輪出 OB ’且PMOS電晶體MP104的閘極連接至輸入端IT。pM〇 晶體MP102的源極連接至輸出端〇B，覆〇 才f連接至節點麵，且觸S電晶體刪G2的閘極連接至2 女而IB。NMOS電晶體_110的汲極連接至節點N1〇2，且難仍 電晶體MN110的源極連接至接地電壓端GND。電源關閉信號咖 電晶體應11()的閘極。電源關信號pDB為電 關閉信號PD的反相信號。電容器C3〇2在pM〇s電晶體騰ι〇2 的間極與源極之間連接。電容器㈣在pM〇s電晶體刪〇 閘極與源極之間連接。PM0S電晶體娜21〇、MPKM與娜1〇2 以及電晶體MN110組成第二電流路徑。 請注意® 9巾與圖7相同的參考符號代表相同或相似的元 件。差動放大器300與第二示範性實施例的差動放大器2〇〇之不 同點在於電容器C301至C304分別在PMOS電晶體MP101至 MP104的閘極與源極之間連接。 至 因為電容器C301至C304分別與pm〇S電晶體ΜΡίοι至 MP104的閘極連接，所以可抑制在運作狀態改變期間產生於 電，體聰〇1至題〇4的問極電流之快速變化。舉例來 說，當在第一與第二示範性實施例中發生閘極電流的快速變化 時，在相應的寄生電容中流入與流出電流可能不足以相互抵銷電 ，在第三實施例中，電容器C301至C304預防閘極電流 白、、化’幫助上述的電流相互抵鎖。所以，相較於第一與第 二不範性實施例’輸入端it與m的電位變化減少。因此，可進 一步減少產生於輸入端IT與IB的雜訊。另外，能以非常小的電 容值(例如約5〇f[F]至100取])設計這些電容器C30〗至C304。因 此，電路面積的增加對於安置差動放大器3〇〇的半導體積體 晶片的影響报小。 此外產生的雜5孔里可此根據輸入信號IT與的輸入電壓 =同而有所差異。然而，在第三示範性實施例的差動放大器3〇〇 中，產生於輪入端IT與EB的雜訊量可藉由調整電容器C301至 18 201106613 C304的電容值而減少。圖10呈現輸入端汀的電壓值， 此時電容器C303與C304的電容值改變為G阴、5〇 與雇 辆。请注意輸入端IT的電壓值中的雜訊量可藉由進· 容器C301與C302㈣容值而更加減少。因此，使產生於】 it與ro的雜訊量最小之最佳電容值可藉由改變電容器c紐至 C304的電容值而獲得。再者，即使僅連接電容器c則至c刪 的至少其巾-個，仍可達賴少雜訊的有益蘭。糊來說，告 ^至輸，IB的信號固定至接地電壓GND或電源供應電； ，且輸入至輸入端IT的信號振幅改變時，僅 恭哭 =〇1。調，電容器C3G1的電容值可能減少在輸人端汀的^壓^ 中的雜訊量。再者，可相似地連接電容器C3〇1與C3〇4。 容登C301與C3。4的電容值可能減少在輸入端Ιτ的電壓值中的】 另外® 11呈現差動放大杰301之組態，其中圖9的差動放 大，3〇0的MOS電晶體導電形式被反轉。如圖u所示，差動放 大益301包括NMOS電晶體應肌至應取、麵則盥 MN210 ’ PMOS電晶體MP110與赠1〇，電容器α〇ι至c姻: PMOS電晶體MP11㈣源極連接至電源供應電壓端 PMOS電晶體MPiio的汲極連接至節點刪卜 ==r _110的閉極。_電== ’且NM〇S電晶體顧G3的_連接至輸人賴妾應 曰曰體MN101的沒極連接至輸出端〇τ，顧⑽電晶體應二 源極連接至節‘點Ν201，且nM〇S電晶體麵〇1 於 電晶體刪。的汲極連接至節點咖，且顧盔 電晶體MN21G的源極連接至接地電壓端咖。 VDD輸入至NM〇s電晶體丽210的閘極。電容器C3〇1、在^^ 電晶體MN101的閘極與源極之間連接。電容器C3〇3在刪〇 晶體MN1G3 _極與源極之間連接。pM〇 ^ NMOS電晶體咖3、麵i與顧〇組成第與 19 201106613 ΡΜ〇ς^°Β VDD^ 入5 崎及極連接至節·點N202。接地電壓GND輸 、查電曰曰體赠10的間極。驗⑺電晶體丽104的汲極 ，接至郎點N202 ’ NMOS電晶體_1〇4的源 3 電晶體画綱的間極連接至輸入端^電

j =02,的沒極連接至輪出端〇Β，廟〇s電晶體麵〇2的 源極連接至即點N1G2，且NM〇S電晶體麵搬㈣極連接至輸 NMOS電阳體麵⑽的汲極連接至節點N1〇2,且觀〇s ，晶體MN110的祕賴至接地龍端GND。電源關信號pDB 電晶體丽11G的·。關錢PDB為電源 ，P^s號PD的反相信^電容器⑽在應⑽電晶體讓搬 '閘極與源極之間連接。電晶體€3〇4在丽〇3電晶體丽1〇4的 閘極與源極之間連接。PM0S電晶體_21〇、_1〇4、與碰1〇2， 以及NMOS電晶體ΜΝΐιο組成第二電流路徑。 請注意圖11中與圖8及圖9相同的參考符號代表相同或相似 、元件。差動放大器301具有一組態，其中差動放大器3〇〇的 PM0S電晶體刪01至聰〇4分別置換為麵〇s電晶體碰舰 至。MN104。另外’差動放大器3〇1與第二示範性實施例的差動放 大益201之不同點在於：電容器α〇1至C3〇4分別在電晶 體MN101至讀1〇4的閘極與源極之間連接。 因為這些電容器C301至C304分別與NMOS電晶體MN101 至MN104的閘極連接’所以可抑制在運作狀態改變期間產生的 PMOS電晶體刪01至贿〇4的閑極電流之快速變化。變化受 制之閘極電流允許相應的寄生電容相互抵銷流入電流與流出電 肌，如同第一與第二示範性實施例所述。所以，如同差動放大器 =〇 ’相較於於第一與第二示範性實施例，輸入端汀與J3的電位 變化減少。因此，產生於輸入端Ιτ與ro的雜訊亦可減少。其他 效應亦與差動放大器3〇〇相似。 意本發明不限於上述示範性實施例、且可在未偏離本發 明的靶疇下以各種方式修改。舉例來說，在第三示範性實施例中， 20 201106613 可以僅設置電容器C301與C302。或者，可以僅設置電容器C3〇3 與C304於第三示範性實施例中。在第一示範性實施例之组離中， 電容器C301至C304可在PM0S電晶體碰1〇1至娜刚^閘極 與源極之間連接，如同第三示範性實施例。另外，電容器C301至 =04可在閘極與汲極之間連接。雖然在第一與第二示^生實施例 中，第一與第二電流路徑係由MOS電晶體組成，然而M〇s雷曰 體可置換為雙極電晶體。 电日日 +雖然本發明已透過多種示範性實施例描述之，然而熟悉此技 藝f當知本發明可在隨附申請專利範圍的精神與範疇内以各式修 改實行’且本發明不限於上述的實例。 ° " 另外’申凊專利範圍之範缚不限於上述的示範性實施例。 此外，請注意即使於曰後申請過程中有所變更，申請者之竟 圖為包含所有申請專利範圍元素之均等物。 思 第一至第三示範性實施例可由此技藝的一般技術者隨i炒 而結合。 八I主 【圖式簡單說明】 上述及其他實施態樣、優點與特點隨前述特定示範性實 之說明與隨附圖式當可更加明白，其中： 貝施例 圖1係依照本發明的第一實施例呈現差動放大器之組態； 圓2係依照本發明的第一實施例呈現差動放大器運作之時 圖； 、 μ圖3係依照本發明的第一實施例說明差動放大器的有益效應 之簡圖； 〜 圖4係依照本發明的第一實施例說明差動放大器的有益效施 之簡圖； m 圖5係依照本發明的第一實施例說明差動放大器的有益效庵 之時序圖； 您 圖6係依照本發明的第一實施例呈現差動放大器之另一組態; 圖7係依照本發明的第二實施例呈現差動放大器之組態；… 21 201106613 圖8係依照本發明的第二實施例呈現差動放大器之另一組態； 圖9係依照本發明的第三實施例呈現差動放大器之組態； 圖10係依照本發明的第三實施例說明差動放大器的有益效應 之時序圖； 圖11係依照本發明的第三實施例呈現差動放大器之另一 態； 、、且 圖12係依照相關技術呈現差動放大器之組態； 圖13係依照相關技術呈現差動放大器之組態； 圖14係依照相關技術呈現差動放大器的運作之時序圖； 圖15係說明依照相關技術的差動放大器的問題之簡圖； 圖16係§兒明依照相關技術的差動放大器的問題之簡圖· 圖17係說明依照相關技術的差動放大器的問題之時序圖。 【主要元件符號說明】 1、2、100、101、200、201、300、301 差動放大器 C101-C104 寄生電容 C301-C304 電容器 MM ' MN2、MN11、MN12 NMOS 電晶體 MN110、MN101-MN104、MN210 NMOS 電晶體 MP1-MP4 PMOS 電晶體 MP110、MP101-MP104、MP210 PMOS 電晶體 N1-N4 節點 N101 > N102 > N201 > N202 節點 PDSW1 > PDSW2 電源關閉開關電路 GND電源接地電壓(端） PD、PDB 電源關閉信號 .. IB、IT 輸入端、輸入信號 OB、OT輸出端、輸出信號 VDD電源供應電壓(端） 22

Claims (1)

1. 201106613 七、申請專利範圍： i 一種差動放大器，包含： • 第一電流路徑，其在第, .連接，且輸出—差動輸出信號；電源供應端之間 源供應端與第二電源供應端=第—^路徑，其在第-電 號，其中 ]連接，且輸出另一差動輸出信 第一電流路徑包括： r—======= 接’且差;⑽端之間連 連接； 电路，、在苐—電源供應端與第-電晶體之間 第二電流路徑包括： 接’且具出端之間連 連接，且開關电路’其在第二電源供應端與第三電晶體之間 號控制。帛與第—開關電路的每—個之驅動狀祕由一控制信 為第一導，差動放大器’其中第一至第四電晶體 23 3. 201106613 弟五電日日體在第— 有接收該控制_1“ fu私日日體之間連接，且具 端， °相彳§號與一反相信號之一者的一控制 CSS，一個第二導電形式的第六電晶體，以及 收該供應端與第三電晶體之間連接，且具有接 收彻】域的麵目信號與該反相域之另一者的一控制^接 4.如—申請專利範圍第3項之差動放大器，直中 包括—個第二導電形式的第七電晶體， 控，晶體之間連接’且具有- 控制端，其以第二供應端的電壓供應之。 - ’、有 5. 如申請專利範圍第4項之差動放大器，其中 第七電晶_尺寸實質讀第六電晶體、 第八電晶體的尺寸實質上與第五電晶體/及 6. 如申請專利範圍第1項之差動放大器 的至少一個連接至一電容器，該電容器係在該ί少 -端及另-端其中-個、與—控制端之間連接。夕個電曰曰體的 7. 如申請專利範圍第6項之差動放大器， 100f[F]或更小的電容值。 八电奋盗具有 八、圖式： 24