专利名称：共模反馈电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种反馈电路，尤指一种共模反馈电路。
背景技术：
共模反馈电路通常用来稳定全差分模拟电路的共模电压。两个差分输出电压的平 均电压与共模参考电压相比较产生的差分电流反馈调整共模电压。请参阅图1，图1为现有的共模反馈电路。其包括一电源端VDD、一接地端GND、两 输入端Vin+与Vin-、两输出端Voutl与Vout2、两电阻R、五个场效应管M11、M12、M13、M14、 M15及一运算放大器。该电路通过两个电阻R检测一输出共模电压Vcm，并将其与一输入的参考电压 Vref通过该运算放大器进行比较，强制Vcm等于Vref，该运算放大器输出反馈至该电流偏 置M13，调节该M13的电流等于该Mil及M12的电流之和，从而实现共模反馈。使用该电路实现共模反馈所占的硅片面积很大，不利于集成，另外将使输出的负 载增大降低了增益。
发明内容鉴于以上内容，有必要提供一种结构简单的共模反馈电路。—种共模反馈电路，包括一放大电路、一连接所述放大电路的偏置电路及一连接 所述放大电路与所述偏置电路的反馈回路，所述反馈回路包括一第一场效应管Ml、连接所 述第一场效应管Ml的一第八场效应管M1B、一第十场效应管M2B及一连接所述第八场效应 管M1B及所述第十场效应管M2B的第十一场效应管MFB，所述共模反馈电路的一共模电压值 通过所述第十一场效应管MFB进行调节。优选地，所述第一场效应管Ml的栅极连接所述第十一场效应管MFB的源级，其漏 极连接所述第八场效应管M1B及所述第十场效应管M2B的源级，其源级接地。优选地，所述第八场效应管M1B与所述第十场效应管M2B的栅极分别连接两输入 端，所述第八场效应管M1B与所述第十场效应管M2B的漏极连接所述第十一场效应管MFB 的栅极及漏极。优选地，所述放大电路包括所述第一场效应管Ml、一第四场效应管M4、一连接所 述第四场效应管M4的第六场效应管M6、一连接所述第四场效应管M4的第七场效应管M1A 及一连接所述第六场效应管M6的第九场效应管M2A。 优选地，所述第七场效应管M1A的栅极与所述第八场效应管M1B的栅极相连，并共 同连接至一输入端，所述第九场效应管M2A的栅极与所述第十场效应管M2B的栅极相连，并 共同连接至另一输入端。 优选地，所述第七场效应管M1A的源级及所述第九场效应管M2A的源级连接所述 第一场效应管Ml的漏极及所述第八场效应管M1B、所述第十场效应管M2B的源级，所述第七 场效应管M1A的漏极及所述第九场效应管M2A的漏极分别连接两输出端。[0013]优选地，所述偏置电路包括所述第一场效应管Ml、一连接所述第一场效应管Ml的 第二场效应管M2、一连接所述第二场效应管M2的第三场效应管M3、连接所述第三场效应管 M3的一第四场效应管M4、一第五场效应管M5及一第六场效应管M6。优选地，所述第一场效应管Ml的栅极与所述第二场效应管M2的漏极相连，所述第 一场效应管Ml的源极与第二场效应管M2的源极相连，所述第二场效应管M2的栅极输入一 偏置电压。优选地，所述第三场效应管M3的栅极与漏极连接所述第十一场效应管MFB的漏 极，所述第三场效应管M3的栅极连接所述第四场效应管M4、第五场效应管M5及第六场效应 管M6的栅极，所述第三场效应管M3的源级连接所述第四场效应管M4、第五场效应管M5及 第六场效应管M6的源级，并共同连接一电源端。优选地，所述第十一场效应管MFB的栅极与所述第五场效应管M5的漏极相连，所 述第十一场效应管MFB的源级与所述第二场效应管M2的漏极相连。相对现有技术，本实用新型共模反馈电路结构简单，无需外围反馈电路，且无需输 入的参考电压即可实现共模反馈。
图1为传统的共模反馈电路的电路图。图2为本实用新型共模反馈电路较佳实施方式的电路图。
具体实施方式
请参阅图2，本实用新型共模反馈电路较佳实施方式包括一第一场效应管Ml、第 二场效应管M2、第三场效应管M3、第四场效应管M4、第五场效应管M5、第六场效应管M6、第 七场效应管M1A、第八场效应管M1B、第九场效应管M2A、第十场效应管M2B、第十一场效应管 MFB，两输入端Vin+与Vin-及两输出端0UTA与0UTB。其中，第一场效应管Ml、第四场效应 管M4、第六场效应管M6、第七场效应管M1A及第九场效应管M2A构成一放大电路；第一场效 应管Ml、第二场效应管M2、第三场效应管M3、第四场效应管M4、第五场效应管M5及第六场 效应管M6构成一偏置电路，用于设置工作环境；第一场效应管Ml、第八场效应管M1B、第十 场效应管M2B及第十一场效应管MFB构成一反馈回路。该电路的具体连接关系如下第一场效应管Ml的栅极与第二场效应管M2的漏极 相连，第一场效应管Ml的源极与第二场效应管M2的源极相连，并共同连接至一接地端GND， 第一场效应管Ml的漏极与第八场效应管M1B、第十场效应管M2B、第七场效应管M1A及第九 场效应管M2A的源级相连，第八场效应管M1B、第十场效应管M2B的栅极分别连接两输入端 Vin+与Vin-，第七场效应管M1A、第九场效应管M2A的栅极分别连接两输入端Vin+与Vin-， 第八场效应管M1B、第十场效应管M2B的漏极与第五场效应管M5的漏极相连，第七场效应 管M1A、第九场效应管M2A的漏级分别连接两输出端0UTA与0UTB，第十一场效应管MFB的 栅极与第五场效应管M5的漏极相连，第十一场效应管MFB的源级与第二场效应管M2的漏 极相连，第十一场效应管MFB的漏极与第三场效应管M3的漏极相连，第三场效应管M3的源 级与第四场效应管M4、第五场效应管M5、第六场效应管M6的源级相连，并共同连接至一电 源端VDD，第三场效应管M3的栅极与第四场效应管M4、第五场效应管M5、第六场效应管M6的栅极相连，第四场效应管M4的漏极连接输出端0UTA，第六场效应管M6的漏极连接输出端 0UTB，第二场效应管M2的栅极输入一偏置电压VBIAS。该电路中的场效应管的类型如图中所示第一场效应管Ml、第二场效应管M2、第 七场效应管M1A、第八场效应管M1B、第九场效应管M2A、第十场效应管M2B、第i^一场效应 管MFB为N型场效应管(NM0S)，第三场效应管M3、第四场效应管M4、第五场效应管M5、第六 场效应管M6为P型场效应管(PM0S)。其中，N型场效应管(NM0S)可更换为P型场效应管 (PM0S), P型场效应管(PM0S)可更换为N型场效应管(NM0S)进行工作。且这些场效应管 可根据需要变更为能够实现同样功能的开关元件或电路。该电路与传统共模反馈电路相比，其特点是无需外围反馈电路即可实现共模反 馈，其反馈环路为MFB、Ml、M1B、M2B，其共模电压值可以通过场效应管MFB进行调节。现分 析如下1)共模电压假设流过场效应管M2的电流为I，场效应管M4、M5、M6的镜像电流为21，MIA (M2A) 的宽长比为M1B(M2B)的2倍，以此保证输入管的静态工作点相同。由于流过场效应管Ml 的电流为61，可以得到其栅极电压Vgl = Vthn+sqrt (61/( u nCox (ff/L) 1))由于流过场效应管MFB的电流为I，其栅极电压Vmfb = Vthn‘ +Vgl+sqrt(1/(u nCox(ff/L)fb))= Vthn' +Vthn+sqrt(61/(u nCox(ff/L)1))+sqrt(1/(u nCox(ff/L)fb))一般我们选择(ff/L) fb > > (ff/L) 1所以sqrt(61/(u nCox(ff/L)1)) > > sqrt(1/(u nCox(ff/L)fb))贝 ljVmfb ^ Vthn' +Vthn+sqrt (61/(u nCox (ff/L) 1))其中Vthn'考虑了衬偏效应的阈值，此时的共模电压较高，若采用PM0S为输入 管，则可以将其降低为 2Vthn+sqrt (61/( u pCox (ff/L) 1))。由于Vthn'与Vthn受工艺影响，P nCox也随工艺变化，两者会为Vmfb的静态工 作电压值和温度系数提供一定的自补偿作用，此外，我们选择适当的电流偏置，能够提供更 好的补偿，使得Vmfb随温度和工艺的变化更小。由此可知，本电路结构可以得到稳定的共 模电压值。其中，Vthn代表NM0S的阈值电压，U n代表电子迁移率，Cox代表栅氧化层单位面 积电容，(W/L)l代表第一场效应管Ml的宽长比，Vthn'代表带有衬偏效应的NM0S的阈值 电压，(W/L)fb代表第十一场效应管MFB的宽长比。2)共模反馈增益其反馈环路为M1B，M2B, MFB, Ml，其增益可表示成Acm = gml*ro5*gmfb*ro2/(1+(gmfb+gmfbb)ro2) ^ gml*ro5其中，gml代表第一场效应管Ml的跨导，ro5代表第五场效应管M5的小信号电阻， gmfb代表第i^一场效应管MFB的跨导，ro2代表第二场效应管M2的小信号电阻，gmfbb代表第十一场效应管MFB的衬偏效应的跨导。 该共模反馈电路结构简单，无需外围反馈电路，且无需输入的参考电压即可实现 共模反馈。
权利要求一种共模反馈电路，其特征在于所述共模反馈电路包括一放大电路、一连接所述放大电路的偏置电路及一连接所述放大电路与所述偏置电路的反馈回路，所述反馈回路包括一第一场效应管M1、连接所述第一场效应管M1的一第八场效应管M1B、一第十场效应管M2B及一连接所述第八场效应管M1B及所述第十场效应管M2B的第十一场效应管MFB，所述共模反馈电路的一共模电压值通过所述第十一场效应管MFB进行调节。
2.如权利要求1所述的共模反馈电路，其特征在于所述第一场效应管Ml的栅极连接 所述第十一场效应管MFB的源级，其漏极连接所述第八场效应管MlB及所述第十场效应管 M2B的源级，其源级接地。
3.如权利要求2所述的共模反馈电路，其特征在于所述第八场效应管MlB与所述第 十场效应管M2B的栅极分别连接两输入端，所述第八场效应管MlB与所述第十场效应管M2B 的漏极连接所述第十一场效应管MFB的栅极及漏极。
4.如权利要求1所述的共模反馈电路，其特征在于所述放大电路包括所述第一场效 应管Ml、一第四场效应管M4、一连接所述第四场效应管M4的第六场效应管M6、一连接所述 第四场效应管M4的第七场效应管MlA及一连接所述第六场效应管M6的第九场效应管M2A。
5.如权利要求4所述的共模反馈电路，其特征在于所述第七场效应管MlA的栅极与 所述第八场效应管MlB的栅极相连，并共同连接至一输入端，所述第九场效应管M2A的栅极 与所述第十场效应管M2B的栅极相连，并共同连接至另一输入端。
6.如权利要求5所述的共模反馈电路，其特征在于所述第七场效应管MlA的源级及 所述第九场效应管M2A的源级连接所述第一场效应管Ml的漏极及所述第八场效应管M1B、 所述第十场效应管M2B的源级，所述第七场效应管MlA的漏极及所述第九场效应管M2A的 漏极分别连接两输出端。
7.如权利要求1所述的共模反馈电路，其特征在于所述偏置电路包括所述第一场效 应管Ml、一连接所述第一场效应管Ml的第二场效应管M2、一连接所述第二场效应管M2的 第三场效应管M3、连接所述第三场效应管M3的一第四场效应管M4、一第五场效应管M5及 一第六场效应管M6。
8.如权利要求7所述的共模反馈电路，其特征在于所述第一场效应管Ml的栅极与所 述第二场效应管M2的漏极相连，所述第一场效应管Ml的源极与第二场效应管M2的源极相 连，所述第二场效应管M2的栅极输入一偏置电压。
9.如权利要求8所述的共模反馈电路，其特征在于所述第三场效应管M3的栅极与漏 极连接所述第十一场效应管MFB的漏极，所述第三场效应管M3的栅极连接所述第四场效应 管M4、第五场效应管M5及第六场效应管M6的栅极，所述第三场效应管M3的源级连接所述 第四场效应管M4、第五场效应管M5及第六场效应管M6的源级，并共同连接一电源端。
10.如权利要求9所述的共模反馈电路，其特征在于所述第十一场效应管MFB的栅极 与所述第五场效应管M5的漏极相连，所述第十一场效应管MFB的源级与所述第二场效应管 M2的漏极相连。
专利摘要一种共模反馈电路，包括一放大电路、一连接所述放大电路的偏置电路及一连接所述放大电路与所述偏置电路的反馈回路，所述反馈回路包括一第一场效应管M1、连接所述第一场效应管M1的一第八场效应管M1B、一第十场效应管M2B及一连接所述第八场效应管M1B及所述第十场效应管M2B的第十一场效应管MFB，所述共模反馈电路的一共模电压值通过所述第十一场效应管MFB进行调节。该电路结构简单，无需外围反馈电路，且无需输入的参考电压即可实现共模反馈。
文档编号H03F3/45GK201690419SQ20102018807
公开日2010年12月29日 申请日期2010年5月12日 优先权日2010年5月12日
发明者范方平 申请人:四川和芯微电子股份有限公司