差分信号的共模电平重置电路的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种差分信号的共模电平重置电路，包括依次连接的源极跟随电路、电压-电流转换电路、电流输出电路和共模重置电路。本发明可以实现输出共模点的电平重置，达到下一级输入共模点的要求，同时保持较高的差分线性。通过PMOS管的源极跟随器电路使输入共模点提高VTH，再通过连接为跟随形式的NMOS组成电压-电流转换电路，把输入电压线性转换为电流信号，最后经过镜像电流传输到电流输出电路，电流输出电路的共模电平通过共模重置电路进行重置，最终输出电平VOUT的共模电平与VREF一致。本发明实现了差分信号共模电平的重置，最大限度保持了信号的差分线性，适于幅度中等的差分信号的共模电平重置。
【专利说明】差分信号的共模电平重置电路
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种差分信号的共模电平重置电路，特别针对集成电路中模块电路之间互联的电平转换。
【背景技术】
[0002]集成电路在近些年发展迅速，工艺制程和集成度迅速提高，集成电路的种类和数量越来越多，功能越来越强大，其中模拟电路种类和功能始终呈上升趋势。模拟集成电路中差分信号是常用的小信号处理、传输模式，利用其对成性，可以有效降低干扰。
[0003]集成电路中，差分MOS对管是常见的处理差分信号的方式，当采用NMOS和PMOS做差分对管时，最佳共模电压可能不同，另外电压/电流、高阻/低阻等不同的信号处理方式需求的共模电压也不相同，因此为了追求最佳的性能、功耗、面积等因素时，不同模块电路的差分信号的共模电压可能存在不同。
[0004]在集成电路中，当输出模块电路的共模电压与下一级输入电路要求的共模电压不一致时，一般情况不能直接级联，否则可能不能正常工作，或者出现异常功耗等问题，因此需要电平重置电路实现共模电压的转移。共模转移电路有很多种，通过二极管或者连接为二极管形式的MOS器件结合电阻都能实现电平的转移，但是其驱动能力有时不能满足下级的需要，而且电平转移以VT为基本单位，不能灵活调节任意的共模偏置电压。
[0005]有时对共模偏置电压的电平转移的要求比较苛刻，比如具备一定的隔离度、输入电阻尽可能高(达兆欧姆量级)、输出具备一定的带负载能力，同时不能出现失真，这就对电平转移电路的设计提出的较高的要求，要综合考虑线性、功耗、转换速度等特性。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于克服现有技术存在的以上问题，提供一种差分信号的共模电平重置电路，实现了差分信号共模电平的重置，最大限度保持了信号的差分线性，尤其适于幅度中等的差分信号的共模电平重置。
[0007]为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现:
一种差分信号的共模电平重置电路，包括依次连接的源极跟随电路、电压-电流转换
电路、电流输出电路和共模重置电路。
[0008]进一步的，所述源极跟随电路采用PMOS源极串接电阻，PMOS栅极直接连接输入信号，PMOS漏极连接地、源极通过电阻连接到电源。
[0009]进一步的，所述电压-电流转换电路采用NMOS的源极跟随电路，NMOS源极通过电阻接地、漏极电路连接栅漏短接的PMOS做负载。
[0010]进一步的，所述电流输出电路采用高阻的漏极输出，MOS的栅极和与其相连的同类MOS组成电流镜电路。
[0011]进一步的，所述共模重置电路与输出级构成共模电平的负反馈电路，用两个相同的电阻获取输出级的共模电平，用PMOS差分对管实现共模电平与VREF的比较，调节电流通过栅漏短接的NMOS提供给输出级NMOS的偏置。
[0012]优选的，所述共模重置电路还具备自身的偏置电路，所述偏置电路由电阻和一组PMOS电流镜组成。
[0013]本发明的有益效果是:
1、本发明可以实现输出共模点的电平重置，达到下一级输入共模点的要求，同时保持较高的差分线性。通过PMOS管的源极跟随器电路使输入共模点提高VTH，再通过连接为跟随形式的NMOS组成电压-电流转换电路，把输入电压线性转换为电流信号，最后经过镜像电流传输到电流输出电路，电流输出电路的共模电平通过共模重置电路进行重置，最终输出电平VOUT的共模电平与VREF —致。本发明实现了差分信号共模电平的重置，最大限度保持了信号的差分线性，适于幅度中等的差分信号的共模电平重置。
[0014]2、源极跟随电路具备较好的电压跟随特性，采用PMOS做源极跟随器件，具备极高的输入电阻，增益近似为1，具备较好的线性，输出源极通过电阻连接到电源，电阻提供了正常工作的偏置和恒定的负载。电压信号从PMOS的栅极输入，同相、等幅的电压从源极输出，此源极跟随电路起两个主要功能，一是隔离作用，二是提高共模电平VT，保证下级电路正常工作。
[0015]3、电压-电流转换电路采用源极跟随的NMOS做输入，NMOS的源极电压跟随栅极电压，电压降低VT，因此NMOS的源极电压与上一级源跟随电路的输入电压Vin完全一致，这样流经源极电阻的电流就是Vin/R，实现了输入电压的电压-电流转换，线性转换的电流进入连接为电流镜输入的PM0S。
[0016]4、输出电路采用高阻的漏极输出形式，其中MOS的栅极和与其相连的同类MOS组成电流镜电路，这样上级电压-电流转换后的电流通过输出电路输出，由于下级的两个串接电阻做负载，因此在此处转换为电压信号。
[0017]5、共模重置电路可以对输出电路的共模点进行重置，其核心原理是共模电平的负反馈电路，用两个相同的电阻获取输出级的共模电平，同时作为输出电流的负载，用PMOS差分对管实现共模电平与VREF的比较，调节电流通过栅漏短接的NMOS提供给输出级NMOS的偏置。当输出共模电平高于VREF时，P8导通加强电流增大，N5电流也加大，输出电路NMOS上的下拉电流加大，降低输出共模电平，反之，增加输出共模电平，最终输出电平VOUT的共模电平与VREF—致。共模重置电路还具备自身的偏置电路，由电阻和一组PMOS电流镜组成。
[0018]上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的【具体实施方式】由以下实施例及其附图详细给出。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
图1为差分信号的共模电平重置电路图；
图2为源极跟随电路；
图3为电压-电流转换电路； 图4为电流输出电路；
图5为共模重置电路。
【具体实施方式】
[0020]下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。
[0021]参照图1所示，一种差分信号的共模电平重置电路，包括依次连接的源极跟随电路1、电压-电流转换电路2、电流输出电路3和共模重置电路4。
[0022]参照图2所示，所述源极跟随电路I采用一对PMOS管P1、P2，PU P2栅极直接连接输入信号，漏极连接地，源极分别通过电阻R1、R2连接到电源。源极跟随电路I在实施过程中必须具备较好的电压跟随特性，因此其中的源极跟随器件PMOS必须采取足够的尺寸，其等效跨导值要远大于其源极负载电阻的倒数，而且PMOS的衬底连接源极，另外为了保持较好的对称性，其中正、负两个支路上的器件参数完全一致。
[0023]参照图3所示，所述电压-电流转换电路2采用一对NMOS管N1、N2，N1、N2源极分别通过电阻R3、R4接地，漏极电路连接栅漏短接的一对PMOS管P3、P4做负载。电压-电流转换电路2采用源极跟随的NMOS做输入，由于工艺限制，没有深N井NMOS器件时，可采用普通NMOS器件，此时衬底不能接源极，可以接地。同样为了保证良好的电压跟随特性，NMOS的宽长比必须足够大，等效跨导值也远大于其源极负载电阻的倒数，其漏极连输出的是电压转换的电流，连接入电流镜输入的PMOS，PMOS的过驱动电压在0.1-0.2V之间，可以根据尺寸进行调节。
[0024]参照图4所示，所述电流输出电路3采用高阻的漏极输出形式，NMOS管N3、N4的栅极与所述共模重置电路4中的NMOS管N5的栅极相连，PMOS管P5、P6的栅极分别与所述电压-电流转换电路2中的P4、P3的栅极相连，这样上级电压-电流转换后的电流通过输出电路输出，由于下级的两个串接电阻做负载，因此在此处转换为电压信号。电流镜电流的比例可以是1:1，也可以根据需要进行调整。
[0025]参照图5所示，所述共模重置电路4与输出级构成共模电平的负反馈电路，共模重置电路4可以对输出电路的共模点进行重置，用两个相同的电阻获取输出级的共模电平，用PMOS差分对管P9、P10实现共模电平与VREF的比较，电阻的阻值可以与电压_电流转换的源极负载电阻相同，此时整体电路增益为1，可以根据增益需要适当此处电阻的阻值和输出电路中电流镜的比例。VREF由下级电路提供，可适当加电容滤波电路。调节电流通过栅漏短接的NMOS提供给输出级NMOS的偏置。
[0026]所述共模重置电路4还具备自身的偏置电路，所述偏置电路由电阻和一组PMOS电流镜组成。为保证较低的功耗，可以取百K欧姆级别的电阻。偏置电阻的选取也决定N5和N4/N3组成的电流镜的电流比例，一般情况下，要保证N3、N4的电流与P5、P6的共模电流基本相当，同时为了实现较高的共模电压精度，P7、P8两个PMOS器件的尺寸要合适，可以通过电路仿真决定。
[0027]本发明可以实现输出共模点的电平重置，达到下一级输入共模点的要求，同时保持较高的差分线性。通过PMOS管的源极跟随器电路I使输入共模点提高VTH，再通过连接为跟随形式的NMOS组成电压-电流转换电路2，把输入电压线性转换为电流信号，最后经过镜像电流传输到电流输出电路3，电流输出电路3的共模电平通过共模重置电路进行重置，最终输出电平VOUT的共模电平与VREF—致。本发明实现了差分信号共模电平的重置，最大限度保持了信号的差分线性，适于幅度中等的差分信号的共模电平重置。
[0028] 以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种差分信号的共模电平重置电路，其特征在于:包括依次连接的源极跟随电路(1)、电压-电流转换电路(2)、电流输出电路(3 )和共模重置电路(4 )。
2.根据权利要求1所述的共模电平重置电路，其特征在于:所述源极跟随电路(I)采用PMOS源极串接电阻，PMOS栅极直接连接输入信号，PMOS漏极连接地、源极通过电阻连接至Ij电源。
3.根据权利要求1所述的共模电平重置电路，其特征在于:所述电压-电流转换电路(2)采用NMOS的源极跟随电路，NMOS源极通过电阻接地、漏极电路连接栅漏短接的PMOS做负载。
4.根据权利要求1所述的共模电平重置电路，其特征在于:所述电流输出电路(3)采用高阻的漏极输出，MOS的栅极和与其相连的同类MOS组成电流镜电路。
5.根据权利要求1所述的共模电平重置电路，其特征在于:所述共模重置电路(4)与输出级构成共模电平的负反馈电路，用两个相同的电阻获取输出级的共模电平，用PMOS差分对管实现共模电平与VREF的比较，调节电流通过栅漏短接的NMOS提供给输出级NMOS的偏置。
6.根据权利要求1所述的共模电平重置电路，其特征在于:所述共模重置电路(4)还具备自身的偏置电路，所述偏置电路由电阻和一组PMOS电流镜组成。
【文档编号】H03F3/45GK103888093SQ201410153587
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2014年4月17日 优先权日:2014年4月17日
【发明者】杜占坤, 杜大勇 申请人:苏州坤信微电子科技有限公司