专利名称：一种跨导放大器、电阻、电感以及滤波器的制作方法
技术领域：
本申请涉及电路领域，尤其涉及一种跨导放大器、电阻、电感以及滤波器。
背景技术：
随着通信技木，尤其是移动通信技术和计算技术的飞速发展，作为现代接收机尤其是零中频接受机中的ー个关键模块，跨导-电容(Gm-C)有源滤波器能在混频器之后进行信号的滤波处理，为后级的可变增益放大器提供杂散频谱较少的信号，既能有效地在可变增益放大器(VGA, Variable Gain Amplifier)、模拟/数字转换器(ADC,Analog-to-DigitalConverter)之前初步处理信号，又能防止后级的可变增益放大器由于带外信号过大而饱和。在移动数字视频广播系统中，位于接收机中频部分的Gm-C滤波器，需要处理较大的输入信号，要求滤波器在功耗很低的情况下保证较高的线性度。
发明内容
有鉴于此，本申请要解决的技术问题是，提供一种跨导放大器、电阻、电感以及滤波器，能够使得滤波器在功耗很低的情况下保证较高的线性度。为此，本申请实施例采用如下技术方案一种跨导放大器，包括第一 PMOS管的栅极以及第ニ PMOS管的栅极连接跨导放大器的正相偏置电压端；第三PMOS管的栅极和第四PMOS管的栅极连接，且连接跨导放大器的共模反馈电压端；第一 PMOS管的源极、第二 PMOS管的源极、第三PMOS管的源极、第四PMOS管的源极、第九NMOS管的漏极以及第十NMOS管的漏极连接跨导放大器的电源电压端；第一 PMOS管的漏极分别连接第九NMOS管的栅极和第i^一匪OS管的漏极；第三PMOS管的漏极和第五NMOS管的漏极连接跨导放大器的负相输出端；第四PMOS管的漏极和第六NMOS管的漏极连接跨导放大器的正相输出端；第二 PMOS管的漏极分别连接第十NMOS管的栅极以及第十二 NMOS管的漏极；第五NMOS管的源极、第十NMOS管的源极、第十六NMOS管的栅极、第十八NMOS管的漏极和栅极连接；第六NMOS管的源极、第九NMOS管的源极、第十五NMOS管的栅极、第十七NMOS管的栅极和漏极连接；第^ NMOS管的源极连接第十五NMOS管的漏极；第十二 NMOS管的源极连接第十六NMOS管的漏极；第十五NMOS管的源极、第十六NMOS管的源极、第十七NMOS管的源极以及第十八NMOS管的源极连接；第十一 NMOS管的栅极以及第五NMOS管的栅极均连接跨导放大器的正相输入端；第六NMOS管的栅极以及第十二 NMOS管的栅极均连接跨导放大器的负相输入端。
还包括第七NMOS管的漏极以及第八NMOS管的漏极与第一PMOS管的源极连接；第七NMOS管的栅极连接跨导放大器的正相输入端；第八NMOS管的栅极连接跨导放大器的负相输入端；第七NMOS管的源极分别连接第十三NMOS管的栅极以及第十九匪OS管的漏扱；第八NMOS管的源极分别连接第十四NMOS管的栅极以及第二十NMOS管的漏极；第十九NMOS管的栅极以及第二十NMOS管的栅极均连接跨导放大器的负相偏置电压端；第十三NMOS管的漏极连接第五NMOS管的漏极；第十四NMOS管的漏极连接第六NMOS管的漏极；第十三NMOS管的源极、第十四NMOS管的源极、第十九NMOS管的源极以及第二十NMOS管的源极均连接第十五NMOS管的源极。还包括
第二十一 PMOS管的源极以及第二十ニ PMOS管的源极连接跨导放大器的电源电压输入端；第二^ PMOS管的栅极与第二十二 PMOS管的栅极连接；第二十一 PMOS管的漏极连接跨导放大器的共模反馈电压端，且，通过第一电阻以及第一电容连接第二十一 PMOS管的栅极，且，分别连接第二十三NMOS管的漏极以及第二十四NMOS管的漏极；第二十二 PMOS管的漏极连接第二十二 PMOS管的栅极、第二十五NMOS管的漏极以及第二十六NMOS管的漏极；第二十三NMOS管的栅极连接跨导放大器的正相输出端，第二十四NMOS管的栅极和第二十五NMOS管的栅极连接參考电压端；第二十六NMOS管的栅极连接跨导放大器的负相输出端；第二十三NMOS管的源极、第二十四NMOS管的源极、第二十七NMOS管的漏极连接；第二十五NMOS管的源极、第二十六NMOS管的源极、第二十八NMOS管的漏极连接；第二十七NMOS管的栅极和第二十八NMOS管的栅极连接负相偏置电压端；第二十七NMOS管的源极以及第二十八NMOS管的源极接地。ー种电阻，包括权利要求I或2所述的跨导放大器，其中，跨导放大器的负相输出端与跨导放大器的共模反馈电压端连接；跨导放大器的正相输出端与跨导放大器的负相输入端连接，该连接的连接点作为电阻的第一端；跨导放大器的负相输入端作为电阻的第二端。ー种电阻，包括权利要求3所述的跨导放大器，其中，跨导放大器的正相输入端与跨导放大器的负相输出端连接，该连接的连接点作为所述电阻的第一端；跨导放大器的负相输入端与跨导放大器的正相输出端连接，该连接的连接点作为所述电阻的第二端。ー种电阻，包括两个权利要求I或2所述的跨导放大器，分别为第一跨导放大器和第二跨导放大器，其中，第一跨导放大器的负相输出端与第一跨导放大器的共模反馈电压端连接；第二跨导放大器的负相输出端与第二跨导放大器的共模反馈电压端连接；
第一跨导放大器的正相输出端作为电阻的第一端，第一跨导放大器的正相输入端作为电阻的第二端；第一跨导放大器的正相输出端、第二跨导放大器的正相输入端以及第ニ跨导放大器的正相输出端相互连接；第二跨导放大器的负相输入端、第二跨导放大器的正相输出端、第一跨导放大器的正相输入端、第一跨导放大器的负相输入端相互连接。—种电感，包括两个权利要求I或2所述的跨导放大器，分别为第一跨导放大器和第二跨导放大器，其中，第一跨导放大器的负相输出端与第一跨导放大器的共模反馈电压端连接；第二跨导放大器的负相输出端与第二跨导放大器的共模反馈电压端连接；电感的第一端通过第二电容接地，且分别与第一跨导放大器的正相输出端、第二跨导放大器的正相输入端连接；电感的第二端分别与第一跨导放大器的正相输入端、第二跨导放大器的正相输出端连接； 第一跨导放大器的负相输入端接地，第二跨导放大器的负相输入端接地。一种滤波器，包括所述跨导放大器，和/或，所述电阻，和/或，所述电感。对于上述技术方案的技术效果分析如下本申请的跨导放大器采用两组子跨导放大器构成，其中ー组子跨导放大器由第一PMOS管Ml、第二 PMOS管、第三PMOS管、第四PMOS管、第五NMOS管、第六NMOS管、第九NMOS管至第十二 NMOS管、第十五NMOS管至第十八NMOS管组成，第二组子跨导放大器由第七NMOS管、第八NMOS管、第十三NMOS管、第十四NMOS管、第十九NMOS管、第二十NMOS管组成，两组放大器的输出端交叉连接，第二组子跨导放大器为第一组子跨导放大器的主跨导对管第五NMOS管和第六NMOS管提供ー个符号相反的三阶谐波项，从而可以利用电流相减的方式消除第一子跨导放大器的三次项谐波，从而实现本申请所述跨导放大器的低功耗高线性度；进而包含所述跨导放大器的滤波器也能够在功耗低的情况下获得较高的线性度。
图I为本申请跨导放大器第一实施例示意图；图2为本申请跨导放大器第二实施例示意图；图3为本申请共模反馈电路结构示意图；图4为本申请电阻第一实施例示意图；图5为本申请电阻第二实施例示意图；图6为本申请电感的第一实施例示意图；图7为本申请电阻第三实施例示意图；图8为本申请ー种7阶椭圆滤波器结构示意图；图9为本申请图2跨导放大器非线性效应消除原理示意图。
具体实施例方式以下，结合附图详细说明本申请跨导放大器、电阻、电感以及滤波器的实现。图I是本申请跨导放大器结构示意图，如图I所述，该跨导放大器包括第一 PMOS管Ml的栅极以及第ニ PMOS管M2的栅极连接跨导放大器的正相偏置电压端 VBIASP ；第三PMOS管M3的栅极和第四PMOS管M4的栅极连接，且连接跨导放大器的共模反馈电压端VCMFB ；第一 PMOS管MI的源极、第二 PMOS管M2的源极、第三PMOS管M3的源极、第四PMOS管M4的源极、第九NMOS管M9的漏极以及第十NMOS管MlO的漏极连接电源电压端VC ；第一 PMOS管Ml的漏极分别连接第九 NMOS管M9的栅极和第i^一 NMOS管Ml I的漏极；第二 PMOS管M2的漏极分别连接第十NMOS管MlO的栅极以及第十二 NMOS管M12的漏极；第三PMOS管M3的漏极和第五NMOS管M5的漏极连接跨导放大器的负相输出端VOUTN ；第四PMOS管M4的漏极和第六NMOS管M6的漏极连接跨导放大器的正相输出端VOUTP ；第五NMOS管M5的源极、第十NMOS管MlO的源极、第十六NMOS管M16的栅极、第十八NMOS管M18的漏极和栅极连接；第六NMOS管M6的源极、第九NMOS管M9的源极、第十五NMOS管M15的栅极、第十七NMOS管M17的栅极和漏极连接；第^ NMOS管Mll的源极连接第十五NMOS管M15的漏极；第十二 NMOS管M12的源极连接第十六NMOS管M16的漏极；第十五NMOS管M15的源极、第十六NMOS管M16的源极、第十七NMOS管M17的源极以及第十八NMOS管M18的源极连接；第H^一 NMOS管Mll的栅极以及第五NMOS管M5的栅极均连接跨导放大器的正相输入端VINP ;第六NMOS管M6的栅极以及第十二 NMOS管M12的栅极均连接跨导放大器的负相输入端VINN。图I所示的跨导放大器电路，第九NMOS管M9、第i^一 NMOS管MlI、第十五NMOS管Ml5、第十七NMOS管Ml7形成一个本地负反馈环路，能用较小的功耗实现第九NMOS管M9对正相输入端VINP输入电压信号的跟踪，进而通过第五NMOS管M5和第六NMOS管M6的交叉连接，使得第五NMOS管M5的栅极与源级的电压Ves5保持稳定，所以实现了恒定跨导；同样的,第十NMOS管M10、第十二 NMOS管M12、第十六NMOS管M16、第十八NMOS管M18形成一个本地负反馈环路，能用较小的功耗实现第十NMOS管MlO对负相输入端VINN所输入电压信号的跟踪，进而通过第五NMOS管M5和第六NMOS管M6的交叉连接，使得第六NMOS管M6的栅极与源级的电压Ves6保持稳定，实现了恒定跨导；此外，第九NMOS管M9的源级和第十NMOS管MlO的源级均为低阻点，可以使得通过两个本地负反馈环路产生的信号电流很大(即处理信号能力很强)，通过第九NMOS管M9的源级低阻点传输给第六NMOS管M6，或者通过第十NMOS管MlO的源级低阻点传输给第五NMOS管M5，这样让本地负反馈环路既能对第五NMOS管M5和第六NMOS管M6的栅极与源级之间的电压保持恒定，也能最大限度的利用有限的功耗来增强信号处理能力。在实际应用中，可以将第五NMOS管M5和第六NMOS管M6的尺寸设置得远大于第九NMOS管M9和第十NMOS管MlO的尺寸，从而使得在第九NMOS管M9的源级低阻点和第十NMOS管MlO的源级低阻点看到的第五NMOS管M5和第六NMOS管M6的源级电阻最小，从而将本地负反馈环路产生的信号电流传输给主跨导对管第五NMOS管M5和第六NMOS管M6。图2是本申请跨导放大器第二实施例，相对于图I所示的跨导放大器，图2所示的跨导放大器还包括第七NMOS管M7的漏极以及第八NMOS管M8的漏极与第一 PMOS管Ml的源极连接；第七NMOS管M7的栅极连接跨导放大器的正相输入端VINP ;第八NMOS管M8的栅极连接跨导放大器的负相输入端VINN ;第七NMOS管M7的源极分别连接第十三NMOS管M13的栅极以及第十九NMOS管M19的漏极；第八NMOS管M8的源极分别连接第十四NMOS管M14的栅极以及第二十NMOS管M20的漏极；第十九NMOS管M19的栅极以及第二十NMOS管M20的栅极均连接跨导放大器的负相偏置电压端VBIASN ；第十三NMOS管M13的漏极连接第五NMOS管M5的漏极；第十四NMOS管M14的漏极连接第六NMOS管M6的漏极；第十三NMOS管M13的源极、第十四NMOS管M14的源极、第十九NMOS管M19的源极以及第二十NMOS管M20的源极均连接第十五NMOS管M15的源极。图2所示的跨导放大器采用两组子跨导放大器构成，其中ー组子跨导放大器由第一 PMOS管Ml、第二 PMOS管、第三PMOS管、第四PMOS管、第五NMOS管、第六NMOS管、第九NMOS管至第十二 NMOS管、第十五NMOS管至第十八NMOS管组成，第二组子跨导放大器由第 七NMOS管、第八NMOS管、第十三NMOS管、第十四NMOS管、第十九NMOS管、第二十NMOS管组成，两组放大器的输出端交叉连接，第二组子跨导放大器为第一组子跨导放大器的主跨导对管第五NMOS管和第六NMOS管提供ー个符号相反的三阶谐波项，从而可以利用电流相减的方式消除第一子跨导放大器的三次项谐波，从而实现本申请所述跨导放大器的低功耗高线性度；进而包含所述跨导放大器的滤波器也能够在功耗低的情况下获得较高的线性度。图I或图2所示的跨导放大器在实际应用场景中，需要跨导放大器实现双端输入单端输出吋，则跨导放大器的负相输出端可以与跨导放大器的共模反馈电压端VCMFB连接，实现跨导放大器的双端输入单端输出。或者，在实际应用场景中，需要跨导放大器实现双端输入双端输出时，一般需要对图I或图2所示的跨导放大器的共模电平进行控制，也即对跨导放大器的共模反馈电压端VCMFB的电压进行控制，此时，图I或图2所示的跨导放大器可以进一歩包括如图3所示的共模反馈电路，由图I与图3的共模反馈电路结合构成本申请跨导放大器的第三实施例结构，由图2与图3的共模反馈电路结构构成本申请跨导放大器的第四实施例结构。如图3所示，所述共模反馈电路包括第二^^一 PMOS管M21的源极以及第二十ニ PMOS管M22的源极连接跨导放大器的电源电压输入端VC ;第二i^一 PMOS管M21的栅极与第二十二 PMOS管M22的栅极连接；第二十一 PMOS管M21的漏极连接跨导放大器的共模反馈电压端VCMFB，且，通过第ー电阻Rl以及第ー电容Cl连接第二i^一 PMOS管M21的栅极，且，分别连接第二十三NMOS管M23的漏极以及第二十四NMOS管M24的漏极；第二十二 PMOS管M22的漏极、第二十二 PMOS管M22的栅极、第二十五NMOS管M25的漏极以及第二十六NMOS管的漏极连接；第二十三NMOS管M23的栅极连接跨导放大器的正相输出端V0UTP，第二十四NMOS管M24的栅极和第二十五NMOS管M25的栅极连接參考电压端VREF ;第二十六NMOS管M26的栅极连接跨导放大器的负相输出端VOUTN ；第二十三NMOS管M23的源极、第二十四NMOS管M24的源极、第二十七NMOS管M27的漏极连接；第二十五NMOS管M25的源极、第二十六匪OS管M26的源极、第二十八NMOS管M28的漏极连接；
第二十七NMOS管M27的栅极和第二十八NMOS管M28的栅极连接负相偏置电压端VBIASN ;第二十七NMOS管M27的源极以及第二十八NMOS管M28的源极接地。所述第一电阻Rl可以通过无源电阻实现，通过所述第一电阻Rl和第一电容Cl可以实现零极点分离，从而提升共模反馈电路和跨导放大器电路的共模稳定性。对于上述本申请实施例的跨导放大器一般的，正相偏置电压端VBIASP和负相偏置电压端VBIASN两端输入的偏置电流或者偏置电压的值与其所在支路所需要的偏置电压或电流有关，具体的电压或电流数值可以在实际应用中根据应用环境确定，这里不限制。—般的，可以为參考电压端VREF输入某一固定值的电压，具体的电压数值可以在实际应用中根据应用环境确定，这里不限制。电源电压输入端VC—般连接跨导放大器的电源，用于为跨导放大器中的各个器 件供电。其中，在实际应用中如滤波器中需要使用电阻或者电感时，可以使用上述本申请实施例的跨导放大器进行电阻或者电感的模拟。具体的，在需要使用双端输入单端输出的跨导放大器的应用场景中，可以通过图I或图2所示的跨导放大器模拟电阻或者电感，使得电路中的电阻和电感从无源器件变为有源器件；如图4和图5所示为图I或图2的跨导放大器模拟得到的电阻结构示意图，如图6所示为图I或图2的跨导放大器模拟得到的电感结构示意图；在需要使用双端输入双端输出的跨导放大器的应用场景中，可以通过前述第三实施例或第四实施例的跨导放大器模拟电阻或者电感；如图7所示为前述第三实施例或第四实施例的跨导放大器模拟得到的电阻结构示意图。如图4所示，跨导放大器模拟得到的电阻结构包括跨导放大器gm，所述跨导放大器gm可以使用图I或图2所示的跨导放大器结构实现；另外，该电阻还包括跨导放大器gm的负相输出端与跨导放大器gm的共模反馈电压端连接(图中未示出)；跨导放大器gm的正相输出端与跨导放大器gm的负相输入端连接,该连接的连接点作为电阻的第一端；跨导放大器gm的负相输入端作为电阻的第二端。其中，该电阻可以作为接地电阻或者浮地电阻，当图4中所述电阻第一端和第二端中有一端接地，另一端连接其他器件时，该电阻为接地电阻；当电阻的第一端和第二端均连接其他器件时，该电阻为浮地电阻。图4所示的电阻中，仅通过一个本申请实施例的跨导放大器进行电阻的模拟，为了使得跨导放大器模拟得到的电阻的性能更为接近实际的电阻，在实际应用中还可以通过两个图I或图2所示的跨导放大器实现电阻的模拟，如图5所示，该电阻结构包括两个图I或图2所示的跨导放大器，设定两个跨导放大器分别为第一跨导放大器gmll和第二跨导放大器gml2,其中，第一跨导放大器gmll的负相输出端与第一跨导放大器gmll的共模反馈电压端连接；第二跨导放大器gml2的负相输出端与第二跨导放大器gml2的共模反馈电压端连接；第一跨导放大器gmll的正相输出端作为电阻的第一端,第一跨导放大器gmll的正相输入端作为电阻的第二端；第一跨导放大器gmll的正相输出端、第二跨导放大器gml2的正相输入端以及第ニ跨导放大器gml2的正相输出端相互连接；第二跨导放大器gml2的负相输入端、第二跨导放大器gml2的正相输出端、第一跨导放大器gmll的正相输入端、第一跨导放大器gmll的负相输入端相互连接。图6为图I或图2所示的跨导放大器模拟得到的电感，如图6所示，该电感包括
两个图I或图2中所示的跨导放大器，分别为第一跨导放大器gmll和第二跨导放大器gml2,其中，第一跨导放大器gmll的负相输出端与第一跨导放大器gmll的共模反馈电压端连接；第二跨导放大器gml2的负相输出端与第二跨导放大器gml2的共模反馈电压端连接；所述电感的第一端通过第二电容C2接地，且分别与第一跨导放大器gmll的正相输出端、第二跨导放大器gml2的正相输入端连接；电感的第二端分别与第一跨导放大器gmll的正相输入端、第二跨导放大器gml2的正相输出端连接；第一跨导放大器gmll的负相输入端接地，第二跨导放大器gml2的负相输入端接地。图7为跨导放大器模拟得到的电阻示意图，包括跨导放大器gm，该跨导放大器可以通过本申请第三实施例或第四实施例的跨导放大器实现；该电阻还包括跨导放大器gm的正相输入端与跨导放大器gm的负相输出端连接,该连接的连接点作为所述电阻的第一端；跨导放大器gm的负相输入端与跨导放大器gm的正相输出端连接,该连接的连接点作为所述电阻的第二端。以上图Γ图7所示的电阻和电感均为有源器件，在实际应用中可以对应替换无源电阻和电感，例如在图8所示的7阶椭圆滤波器结构中，即可以使用图4或图5或图7所示的电阻实现图8中的电阻Rl和R2，而不使用无源电阻，使用图6中的电感实现图8中的电感L2、L3、L4，而不使用无源电感。由于其中的跨导放大器的低功耗高线性度，因此，保证了由所述跨导放大器实现的所述电阻以及电感的低功耗和高线性度，进而相对于使用无源电阻和/或电感的滤波器，包含所述电阻和/电感的滤波器的截止频率、线性度等特性不随温度、エ艺角等因素的影响，使得滤波器功耗低且线性度高。当然，图8所示的滤波器仅为举例，本申请的电阻和电感还可以应用到其他滤波器，甚至其他的包含电阻和/或电感的电路结构中，同样可以降低这些电路的功耗，提高线性度。最后，对于图I和图2中所示的跨导放大器的工作原理进行说明图I是由第一 PMOS管Ml、第二 PMOS管、第三PMOS管、第四PMOS管、第五NMOS管、第六NMOS管、第九NMOS管至第十二 NMOS管、第十五NMOS管至第十八NMOS管组成的跨导放大器，图2在图I的基础上增加了由第七NMOS管、第八NMOS管、第十三NMOS管、第十四NMOS管、第十九NMOS管、第二十NMOS管组成的尤其适合于低压应用的亚阈值管跨导放大器电路，从而使得图2由两组子跨导放大器组成，一组子跨导放大器由第一 PMOS管Ml、第ニ PMOS管、第三PMOS管、第四PMOS管、第五NMOS管、第六NMOS管、第九NMOS管至第十二NMOS管、第十五NMOS管至第十八NMOS管组成，第二组子跨导放大器由第七NMOS管、第八NMOS管、第十三NMOS管、第十四NMOS管、第十九NMOS管、第二十NMOS管组成。第二组子跨导放大器为第一组子跨导放大器的主跨导对管第五NMOS管和第六NMOS管提供ー个符号相反的三阶谐波项，从而可以利用电流相减的方式消除第一子跨导放大器的三次项谐波，从而实现本申请所述跨导放大器的低功耗高线性度
其中，第九NMOS管、第i^一 NMOS管、第十五NMOS管、第十七NMOS管作为输入信号探测电路，给第五NMOS管随输入电压变化的源级电压；第十NMOS管、第十二 NMOS管、第十六NMOS管、第十八NMOS管作为输入信号探測电路，给第六NMOS管随输入电压变化的源级电压。而第七NMOS管和第十九NMOS管、第八NMOS管和第二十NMOS管分别作为一个简单的源跟随器调节跨导放大器的共模反馈电压端输入的共模电平，分别使得第十三NMOS管和第十四NMOS管工作在亚阈值区。另外，第五NMOS管M5、第六NMOS管M6作为主跨导放大器管，第九NMOS管M9、第十NMOS管M10、第^^一 NMOS管Mil、第十二 NMOS管M12、第十五NMOS管M15、第十六NMOS管M16、第十七NMOS管M17、第十八NMOS管M18作为探测输入信号变化的反馈电路，使得第十一 NMOS管Mll的栅极与源极之间的电压差Vesil和第十二 NMOS管M12的栅极与源极之间的电压差Vesi2保持恒定，从而让第i^一 NMOS管Ml I和第十二 NMOS管M12的源级跟随输入信号的变化而变化，所以交叉连接的第五NMOS管M5、第六NMOS管M6完全根据输入信号的变化进行电压电流转换，而且流过第五NMOS管M5、第六NMOS管M6的电流随着输入信号的变化而变化，类似于AB类工作的放大器管。而第七NMOS管M7和第八NMOS管M8作为源跟随器，第十九NMOS管M19为第七NMOS管M7提供电流偏置，，第十九NMOS管M19为第七NMOS管M7提供电流偏置，，第二十NMOS管M20为第八NMOS管M8提供电流偏置，第十三NMOS管M13和第十四NMOS管M14工作在亚阈值区。对于工作在饱和区的MOS管而言，漏电流可以表示为
W,, = n 说 L 田 thn! n+；y )(I)
細 2[! ■+部/;.,s-F,,J]Ds)其中，W/L为MOS管的宽长比，Cm为单位沟道面积的氧化层电容，Un为场迁移率，Θ为迁移率衰减因子，Vthn为NMOS管的阈值电压，λ为MOS管输出阻抗因子；Vds表示MOS管的漏极与源极之间的电压差；Ves表示MOS管的栅极与源极之间的电压差。考虑到饱和区MOS管的非线性效应，跨导放大器的输出电流可以用Taylor级数展开为I ο= I OUtp-1 OUtn=aI Vin+a3V in3+a5V in5+a7V iJ+* * *⑵其中，1。_表不跨导放大器的正相输出端的输出电流；IOTtn表不跨导放大器的负相输出端的输出电流。Vin表不跨导放大器的输入端输入的电压信号。由此可以推导出三次谐波项为
权利要求
1.一种跨导放大器，其特征在于，包括 第一 PMOS管的栅极以及第二 PMOS管的栅极连接跨导放大器的正相偏置电压端； 第三PMOS管的栅极和第四PMOS管的栅极连接，且连接跨导放大器的共模反馈电压端; 第一 PMOS管的源极、第二 PMOS管的源极、第三PMOS管的源极、第四PMOS管的源极、第九NMOS管的漏极以及第十NMOS管的漏极连接跨导放大器的电源电压端； 第一 PMOS管的漏极分别连接第九NMOS管的栅极和第i^一 NMOS管的漏极；第三PMOS管的漏极和第五NMOS管的漏极连接跨导放大器的负相输出端；第四PMOS管的漏极和第六NMOS管的漏极连接跨导放大器的正相输出端； 第二 PMOS管的漏极分别连接第十NMOS管的栅极以及第十二 NMOS管的漏极；第五NMOS管的源极、第十NMOS管的源极、第十六NMOS管的栅极、第十八NMOS管的漏极和栅极连接；第六NMOS管的源极、第九NMOS管的源极、第十五NMOS管的栅极、第十七NMOS管的栅极和漏极连接； 第^ NMOS管的源极连接第十五NMOS管的漏极；第十二 NMOS管的源极连接第十六NMOS管的漏极； 第十五NMOS管的源极、第十六NMOS管的源极、第十七NMOS管的源极以及第十八NMOS管的源极连接； 第十一 NMOS管的栅极以及第五NMOS管的栅极均连接跨导放大器的正相输入端；第六NMOS管的栅极以及第十二 NMOS管的栅极均连接跨导放大器的负相输入端。
2.根据权利要求I所述的跨导放大器，其特征在于，还包括 第七NMOS管的漏极以及第八NMOS管的漏极与第一 PMOS管的源极连接；第七NMOS管的栅极连接跨导放大器的正相输入端；第八NMOS管的栅极连接跨导放大器的负相输入端；第七NMOS管的源极分别连接第十三NMOS管的栅极以及第十九NMOS管的漏极；第八NMOS管的源极分别连接第十四匪OS管的栅极以及第二十NMOS管的漏极； 第十九NMOS管的栅极以及第二十NMOS管的栅极均连接跨导放大器的负相偏置电压端; 第十三NMOS管的漏极连接第五NMOS管的漏极；第十四NMOS管的漏极连接第六NMOS管的漏极；第十三NMOS管的源极、第十四NMOS管的源极、第十九NMOS管的源极以及第二十NMOS管的源极均连接第十五NMOS管的源极。
3.根据权利要求I或2所述的跨导放大器，其特征在于，还包括 第二十一 PMOS管的源极以及第二十二 PMOS管的源极连接跨导放大器的电源电压输入端；第二i^一 PMOS管的栅极与第二十二 PMOS管的栅极连接； 第二十一 PMOS管的漏极连接跨导放大器的共模反馈电压端，且，通过第一电阻以及第一电容连接第二十一 PMOS管的栅极，且，分别连接第二十三NMOS管的漏极以及第二十四NMOS管的漏极； 第二十二 PMOS管的漏极连接第二十二 PMOS管的栅极、第二十五NMOS管的漏极以及第二十六NMOS管的漏极； 第二十三NMOS管的栅极连接跨导放大器的正相输出端，第二十四NMOS管的栅极和第二十五NMOS管的栅极连接参考电压端；第二十六NMOS管的栅极连接跨导放大器的负相输出端； 第二十三NMOS管的源极、第二十四NMOS管的源极、第二十七NMOS管的漏极连接；第二十五NMOS管的源极、第二十六NMOS管的源极、第二十八NMOS管的漏极连接； 第二十七NMOS管的栅极和第二十八NMOS管的栅极连接负相偏置电压端；第二十七NMOS管的源极以及第二十八NMOS管的源极接地。
4.一种电阻，其特征在于，包括权利要求I或2所述的跨导放大器，其中， 跨导放大器的负相输出端与跨导放大器的共模反馈电压端连接； 跨导放大器的正相输出端与跨导放大器的负相输入端连接，该连接的连接点作为电阻的第一端； 跨导放大器的负相输入端作为电阻的第二端。
5.一种电阻，其特征在于，包括权利要求3所述的跨导放大器，其中， 跨导放大器的正相输入端与跨导放大器的负相输出端连接，该连接的连接点作为所述电阻的第一端； 跨导放大器的负相输入端与跨导放大器的正相输出端连接，该连接的连接点作为所述电阻的第二端。
6.一种电阻，其特征在于，包括两个权利要求I或2所述的跨导放大器，分别为第一跨导放大器和第二跨导放大器，其中， 第一跨导放大器的负相输出端与第一跨导放大器的共模反馈电压端连接；第二跨导放大器的负相输出端与第二跨导放大器的共模反馈电压端连接； 第一跨导放大器的正相输出端作为电阻的第一端，第一跨导放大器的正相输入端作为电阻的第二端； 第一跨导放大器的正相输出端、第二跨导放大器的正相输入端以及第二跨导放大器的正相输出端相互连接；第二跨导放大器的负相输入端、第二跨导放大器的正相输出端、第一跨导放大器的正相输入端、第一跨导放大器的负相输入端相互连接。
7.—种电感，其特征在于，包括两个权利要求I或2所述的跨导放大器，分别为第一跨导放大器和第二跨导放大器，其中， 第一跨导放大器的负相输出端与第一跨导放大器的共模反馈电压端连接；第二跨导放大器的负相输出端与第二跨导放大器的共模反馈电压端连接； 电感的第一端通过第二电容接地，且分别与第一跨导放大器的正相输出端、第二跨导放大器的正相输入端连接；电感的第二端分别与第一跨导放大器的正相输入端、第二跨导放大器的正相输出端连接； 第一跨导放大器的负相输入端接地，第二跨导放大器的负相输入端接地。
8.一种滤波器，其特征在于，包括权利要求I至3任一项所述的跨导放大器，和/或，权利要求4至6任一项所述的电阻，和/或，权利要求7所述的电感。
全文摘要
本申请公开了一种跨导放大器、电阻、电感以及滤波器，本申请跨导放大器采用两组子跨导放大器构成，其中一组子跨导放大器由第一PMOS管M1至第四PMOS管、第五NMOS管、第六NMOS管、第九NMOS管至第十二NMOS管、第十五NMOS管至第十八NMOS管组成，第二组子跨导放大器由第七NMOS管、第八NMOS管、第十三NMOS管、第十四NMOS管、第十九NMOS管、第二十NMOS管组成，两组放大器的输出端交叉连接，从而可以利用电流相减的方式消除第一子跨导放大器的三次项谐波，从而实现本申请所述跨导放大器的低功耗高线性度。进而由所述跨导放大器模拟得到的电阻、电感、以及由所述电阻和/或电感构成的电路也可以实现低功耗高线性度。
文档编号H03L7/093GK102739174SQ20121021264
公开日2012年10月17日 申请日期2012年6月21日 优先权日2012年6月21日
发明者程序, 郭桂良, 阎跃鹏 申请人:中国科学院微电子研究所