一种固定电位的共模反馈电路的制作方法

1.本发明涉及集成电路，更具体地，涉及一种固定电位的共模反馈电路。


背景技术：

2.目前，在全差分放大器中，通常需要将输出的共模电压固定于某一个特定电位，从而为后续的放大功能提供固定的共模电位。
3.现有技术中，通常使用钳位放大器实现固定电位的共模反馈功能。钳位放大器需要一个固定的参考电位作为参考输入，才能提供固定电位的共模电位的输出。为了生成固定的参考电位，现有技术中，通常使用单独的一路电流源串接一个电位固定的元件从而生成参考电位。因此，为了生成该参考电位需要额外的一路电流。在功耗非常敏感的电路设计中，仅仅为了生成参考电位而使用一路电流是非常浪费的。
4.因此，亟需出现一种能够固定参考电位，而不需要额外一路电流的共模反馈电路。


技术实现要素：

5.为解决现有技术中存在的不足，本发明的目的在于，提供一种固定电位的共模反馈电路，能够通过电压调节单元，为偏离固定电位的第一输出电压和第二输出电压提供反馈，从而矫正第一输出电压和第二输出电压的电压值，从而起到调节的作用。
6.本发明采用如下的技术方案。一种固定电位的共模反馈电路，包括第一输入单元、第二输入单元、电压调节单元和电压输出单元；第一输出单元，包括第一场效应管和第二场效应管，用于根据接收到的第二输入电压和第一输入电压生成第一输入电流和第二输入电流；第二输出单元，包括第三场效应管和第四场效应管，用于根据接收到的第一输入电压和第二输入电压生成第三输入电流和第四输入电流；电压输出单元，包括第一输出电压调节支路、第二输出电压调节支路以及第一电流控制场效应管和第二电流控制场效应管，用于根据第一输入电流、第二输入电流、第三输入电流和第四输入电流中的部分或全部生成第一输出电压和第二输出电压；电压调节单元，包括电压调节三极管、第一镜像三极管和第二镜像三极管，用于根据第一输出电压和第二输出电压生成流过电压调节三极管的电流，并基于生成的第一镜像电流和第二镜像电流调节第一输出电压和第二输出电压。
7.优选地，第一输出单元还包括：第一场效应管和第二场效应管均为pmos管；其中，第一场效应管和第二场效应管的栅极分别接第一输入电流和第二输入电流，第一场效应管和第二场效应管的源极同时接高电位，第一场效应管的漏极接电压输出单元的第一输出电压调节支路，第二场效应管的漏极接电压输出单元的第二输出电压调节支路。
8.优选地，第二输出单元还包括：第三场效应管和第四场效应管均为nmos管；其中，第三场效应管和第四场效应管的栅极分别接第三输入电流和第四输入电流，第三场效应管和第四场效应管的源极同时接低电位，第三场效应管的漏极接电压输出单元的第二输出电压调节支路，第四场效应管的漏极接电压输出单元的第一输出电压调节支路。
9.优选地，电压输出单元还包括：第一输出电压调节支路中，第五场效应管源极接高
电位和第四输入电流，第五场效应管漏极接第七场效应管漏极作为第一电压输出，第七场效应管源极接第一输入电流和电压调节单元中的第一镜像三极管集电极；第二输出电压调节支路中，第六场效应管源极接高电位和第三输入电流，第六场效应管漏极接第八场效应管漏极作为第二电压输出，第八场效应管源极接第二输入电流和电压调节单元中第二镜像三极管集电极；第五场效应管和第六场效应管为pmos管，其栅极相互连接并接入低位偏置电压；所述第七场效应管和第八场效应管为nmos管，其栅极相互连接并接入高位偏置电压。
10.优选地，电压输出单元还包括：第一电流控制场效应管和第二电流控制场效应管均为nmos管；其中，第一电流控制场效应管和第二电流控制场效应管的栅极分别接第一电压支路中的第一电压输出和第二电压输出，第一电流控制场效应管和第二电流控制场效应管的漏极同时通过限流电阻接入电源电压，第一电流控制场效应管和第二电流控制场效应管的源极接电压调节单元。
11.优选地，电压调节单元还包括：电压调节三极管，基极和集电极同时接入所述电压输出单元中第一电流控制场效应管和第二电流控制场效应管的源极，发射极接地，用于根据接收到的第一电流控制场效应管和第二电流控制场效应管的源漏极电流生成集电极电流；第一镜像三极管和第二镜像三极管，基极接电压调节三极管的基极和集电极，发射极同时接地，集电极分别接第一输入电流和第二输入电流，用于根据识别到的电压调节三极管的集电极电流分别生成第一镜像集电极电流和第二镜像集电极电流。
12.优选地，电压调节单元还包括：当第一电流控制场效应管接收到的第一输出电压高于固定电位时，生成大于固定电流的源漏极电流并将源漏极电流镜像至第一镜像三极管的集电极电流上；第一镜像三极管基于集电极电流控制第一输出电压调节支路并降低第一输出电压的电位。
13.优选地，电压调节单元还包括：当第二电流控制场效应管接收到的第二输出电压高于固定电位时，生成大于固定电流的源漏极电流并将源漏极电流镜像至第二镜像三极管的集电极电流上；第二镜像三极管基于集电极电流控制第二输出电压调节支路并降低第二输出电压的电位。
14.优选地，电路用于全差分放大器。
15.本发明的有益效果在于，与现有技术相比，本发明中一种固定电位的共模反馈电路，不仅能够将输出的共模电位恒定在固定电位上，同时不需要额外的电流支路生成参考电位，因而节约了电流资源，适用于功耗敏感的电路中。
附图说明
16.图1为现有技术中一种固定电位的共模反馈电路；
17.图2为本发明一实施例中一种固定电位的共模反馈电路。
具体实施方式
18.下面结合附图对本技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本技术的保护范围。
19.图1为现有技术中一种固定电位的共模反馈电路。如图1所示，这一固定电位的共模反馈电路100中包括第一输入单元101，第二输入单元102和电压输出单元103。其中，电压
输出单元103中包括一个钳位运算放大器12。该钳位运算放大器12的一端与a点相连接。而a点所在支路由电流源和三极管11组成。在电流源输出电压稳定的情况下，三极管11的集电极和基极端的电压固定，因而能够为钳位运算放大器12提供固定的参考电压。此时，由于钳位放大器的虚短特性，使得当整个共模反馈电路稳定后，运放12的正向输入端和反相输入端电压与参考电压相同。因此，第一输出电压和第二输出电压根据参考电压固定下来。
20.图2为本发明一实施例中一种固定电位的共模反馈电路。如图2所示，一种固定电位的共模反馈电路200，包括第一输入单元201、第二输入单元202、电压调节单元203和电压输出单元204。
21.第一输出单元201，包括第一场效应管1和第二场效应管2，用于根据接收到的第二输入电压inn和第一输入电压inp生成第一输入电流和第二输入电流。
22.优选地，第一场效应管1和第二场效应管2均为pmos管。第一场效应管1和第二场效应管2的栅极分别接第一输入电流和第二输入电流，第一场效应管1和第二场效应管2的源极同时接高电位，第一场效应管1的漏极接所述电压输出单元204的第一输出电压调节支路5-7，第二场效应管2的漏极接所述电压输出单元204的第二输出电压调节支路6-8。其中，第一输出电压调节支路5-7是指电路中包括了第五场效应管5和第七场效应管7的由上至下的一条支路，本文中简称为5-7。第二输出电压调节支路6-8是指电路中包括了第六场效应管6和第八场效应管8的由上至下的一条支路，本文中简称为6-8。
23.第二输出单元202，包括第三场效应管3和第四场效应管4，用于根据接收到的第一输入电压inp和第二输入电压inn生成第三输入电流和第四输入电流。
24.优选地，第三场效应管3和第四场效应管4均为nmos管。第三场效应管3和第四场效应管4的栅极分别接第三输入电流和第四输入电流，第三场效应管3和第四场效应管4的源极同时接低电位，第三场效应管3的漏极接所述电压输出单元204的第二输出电压调节支路6-8，第四场效应管4的漏极接所述电压输出单元204的第一输出电压调节支路5-7。
25.值得说明的是，场效应管1、2、3和4会根据接在其栅极的电压大小来确定是否导通。通常，会对第一输入电压和第二输入电压进行限制，以使第一场效应管1和第二场效应管2同时导通，或者第三场效应管3与第四场效应管4同时导通，或者四个场效应管均导通。在导通后，场效应管可以为电压输出单元分别输送第一至第四输入电流。
26.电压输出单元204，包括第一输出电压调节支路5-7、第二输出电压调节6-8支路以及第一电流控制场效应管13和第二电流控制场效应管14，用于根据第一输入电流、第二输入电流、第三输入电流和第四输入电流中的部分或全部生成第一输出电压outp和第二输出电压outn。
27.优选地，第一输出电压调节支路中-7，第五场效应管5源极接高电位和第四输入电流，第五场效应管5漏极接第七场效应管7漏极作为第一电压输出outp，第七场效应管7源极接第一输入电流和所述电压调节单元203中的第一镜像三极管9集电极。
28.优选地，第二输出电压调节支路6-8中，第六场效应管6源极接高电位和第三输入电流，第六场效应管6漏极接第八场效应管8漏极作为第二电压输出outn，第八场效应管8源极接第二输入电流和所述电压调节单元203中第二镜像三极管10集电极。
29.优选地，第五场效应管5和第六场效应管6为pmos管，其栅极相互连接并接入低位偏置电压。第七场效应管7和第八场效应管8为nmos管，其栅极相互连接并接入高位偏置电
压。
30.具体的，第一电流控制场效应管13和第二电流控制场效应管14均为nmos管。第一电流控制场效应管13和第二电流控制场效应管14的栅极分别接第一电压支路中的第一电压输出outp和第二电压输出outn，第一电流控制场效应管13和第二电流控制场效应管14的漏极同时通过限流电阻接入电源电压vdd，第一电流控制场效应管13和第二电流控制场效应管14的源极接电压调节单元203中的a点。
31.电压输出单元204中的第一输出电压调节支路5-7和第二输出电压调节支路6-8会分别接收到来自第一输入单元201和第二输入单元202的输入电流，并根据不同的输入电流的情况在第一输出电压的接入点和第二输出电压的接入点上分配电位。为了确保第五场效应管至第八场效应管全部导通，通常会在第五场效应管和第六场效应管的栅极接入一个较小的偏置电压bias_vp，同时在第七场效应管和第八场效应管的栅极接入一个较大的偏置电压bias_vn。
32.电压调节单元203，包括电压调节三极管11、第一镜像三极管9和第二镜像三极管10，用于根据第一输出电压outp和第二输出电压outn生成流过电压调节三极管11的电流，并基于生成的第一镜像电流和第二镜像电流调节第一输出电压outp和第二输出电压outn。
33.优选地，电压调节三极管11，基极和集电极同时接入电压输出单元204中第一电流控制场效应管13和第二电流控制场效应管14的源极，发射极接地，用于根据接收到的第一电流控制场效应管13和第二电流控制场效应管14的源漏极电流生成集电极电流。
34.由此，第一镜像三极管9和第二镜像三极管10，基极接电压调节三极管11的基极和集电极，发射极同时接地，集电极分别接第一输入电流和第二输入电流，用于根据识别到的电压调节三极管11的集电极电流分别生成第一镜像集电极电流和第二镜像集电极电流。
35.优选地，当第一电流控制场效应管13接收到的第一输出电压outp高于固定电位时，生成大于固定电流的源漏极电流并将源漏极电流镜像至第一镜像三极管9的集电极电流上。随后，第一镜像三极管9基于集电极电流控制第一输出电压调节支路5-7并降低第一输出电压outp的电位。
36.优选地，当第二电流控制场效应管13接收到的第二输出电压outp高于固定电位时，生成大于固定电流的源漏极电流并将源漏极电流镜像至第二镜像三极管10的集电极电流上。随后，第二镜像三极管10基于集电极电流控制第二输出电压调节支路6-8并降低第二输出电压outn的电位。
37.如此一来，就实现了第一输出电压和第二输出电压的反馈。使得第一输出电压和第二输出电压在失调时，能够及时的进行自反馈，从而恢复到固定电位上。
38.优选地，本发明中的固定电位的共模反馈电路可以应用于全差分放大器中。
39.本发明的有益效果在于，与现有技术相比，本发明中一种固定电位的共模反馈电路，不仅能够将输出的共模电位恒定在固定电位上，同时不需要额外的电流支路生成参考电位，因而节约了电流资源，适用于功耗敏感的电路中。
40.本发明申请人结合说明书附图对本发明的实施示例做了详细的说明与描述，但是本领域技术人员应该理解，以上实施示例仅为本发明的优选实施方案，详尽的说明只是为了帮助读者更好地理解本发明精神，而并非对本发明保护范围的限制，相反，任何基于本发明的发明精神所作的任何改进或修饰都应当落在本发明的保护范围之内。