一种应用于高精度数据转换器的低噪声运算放大器的制作方法

1.本实用新型涉及模拟集成电路技术领域，具体为一种应用于高精度数据转换器的低噪声运算放大器。


背景技术：

2.运算放大器通常是数据转换器的核心电路，尤其在高精度、低功耗领域，运算放大器的噪声与功耗往往决定了数据转换器的性能。
3.传统的运算放大器结构，比如共源共栅结构、折叠结构等，虽然能够做到高增益，但是难以满足低噪声和低功耗，所以往往需要采用斩波技术来降低噪声，但是这不仅增加了功耗，也增大了电路的复杂度。本发明的低噪声运算放大器电路，解决了这些问题，在增益、噪声与功耗之间实现了折衷。


技术实现要素：

4.针对现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种应用于高精度数据转换器的低噪声运算放大器。
5.本实用新型是通过以下技术方案来实现：
6.一种应用于高精度数据转换器的低噪声运算放大器，包括供电模块、第一级放大结构和第二级放大结构，所述供电模块为第一级放大结构和第二级放大结构提供输入电压；所述第一级放大结构包括尾电流源和第一级输入管，所述供电模块和第一级输入管通过尾电流源连接；所述第二级放大结构包括第二级输入管和负载管；所述第二级输入管的输入端与第一级输入管的输出端连接；所述第二级输入管的输出端与负载管连接。
7.优选的，所述尾电流源包括第一mos管m1和第六mos管m6；所述第一级输入管包括第二mos管m2、第三mos管m3、第四mos管m4、第五mos管m5，所述供电模块包括模拟电压avdd和偏置电压vbp；
8.所述第一mos管m1源端与模拟电压avdd连接；所述第一mos管m1栅端与偏置电压vbp连接；所述第二mos管m2源端、第三mos管m3源端均与第一mos管m1漏端连接；所述第四mos管m4栅端与第二mos管m2栅端连接；所述第二mos管m2漏端与第四mos管m4漏端连接；所述第五mos管m5栅端与第三mos管m3栅端连接；所述第三mos管m3漏端与第五mos管m5漏端；所述第五mos管m5源端、第六mos管m6漏端均与第四mos管m4源端连接；所述第六mos管m6源端与接地端口agnd连接。
9.优选的，所述第一级输入管均偏置于亚阈值区。
10.优选的，所述尾电流源均偏置于饱和区。
11.优选的，所述第二级输入管包括第七mos管m7和第八mos管m8，所述负载管包括第九mos管m9和第十mos管m10；
12.所述第七mos管m7源端、第八mos管m8源端均与第一mos管m1源端连接；所述第七mos管m7栅端与第三mos管m3漏端连接；所述第八mos管m8栅端与第二mos管m2漏端连接；所
述第九mos管m9源端、第十mos管m10源端均与第六mos管m6源端；所述第九mos管m9栅端、第十mos管m10栅端均与第六mos管m6栅端连接；所述第九mos管m9漏端与第七mos管m7漏端连接；所述第十mos管m10漏端与第八mos管m8漏端连接。
13.优选的，还包括放大器同向输入端口vip、放大器反向输入端口vin、偏置电压输入端口vbn、放大器反向输出端口von和放大器同向输出端口vop；
14.所述放大器同向输入端口vip与第二mos管m2栅端连接；所述放大器反向输入端口vin与第三mos管m3栅端连接；所述偏置电压输入端口vbn与第六mos管m6栅端连接；所述放大器反向输出端口von与第七mos管m7漏端连接；所述放大器同向输出端口vop与第八mos管m8漏端连接。
15.优选的，所述第二级输入管和负载管均偏置在饱和区。
16.优选的，所述第二mos管m2与第八mos管m8之间设有第一补偿电容cc1，所述第一补偿电容cc1的一端与第二mos管m2漏端连接，另一端与第八mos管m8漏端连接。
17.优选的，所述第三mos管m3与第七mos管m7之间设有第二补偿电容cc2，所述第二补偿电容cc2的一端与第三mos管m3漏端连接，另一端与第七mos管m7漏端连接。
18.优选的，所述第二级输入管采用pmos管。
19.与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
20.本实用新型一种应用于高精度数据转换器的低噪声运算放大器通过电流复用技术，在不显著影响电路噪声特性的前提下，提高了增益；同时采用了晶体管级噪声优化技术，进一步降低了电路的噪声，使其满足低噪声的应用场景。
21.进一步的，第一级输入管采用了电流复用技术，以互补差分对作为输入，可以在不增加功耗的前提下提高电路增益，实现了增益、功耗与噪声的折衷。
22.进一步的，偏置状态的各个元器件可以优化放大器的噪声性能。
23.进一步的，第一级输入管均偏置在亚阈值区以获得最大的电流跨导系数。
24.第二级放大器的输入管和负载管均偏置在饱和区，可以获得更大的输出摆幅和增益。
25.进一步的，第二级输入管采用pmos管，和nmos输入相比，具有更小的闪烁噪声和热噪声；同时因为第二级放大器的等效输入噪声会被第一级放大器衰减。
附图说明
26.图1是本实用新型一种应用于高精度数据转换器的低噪声运算放大器的示意图。
具体实施方式
27.下面结合具体的实施例对本实用新型做进一步的详细说明，所述是对本实用新型的解释而不是限定。
28.本实用新型公开了一种应用于高精度数据转换器的低噪声运算放大器，参照图1，包括供电模块、第一级放大结构和第二级放大结构，供电模块包括模拟电压avdd和偏置电压vbp，供电模块为第一级放大结构和第二级放大结构提供输入电压。
29.第一级放大结构包括尾电流源和第一级输入管，供电模块和第一级输入管通过尾电流源进行连接。第二级放大结构包括第二级输入管和负载管；第二级输入管的输入端与
第一级输入管的输出端连接；第二级输入管的输出端与负载管连接。
30.还包括放大器同向输入端口vip、放大器反向输入端口vin、偏置电压输入端口vbn、放大器反向输出端口von和放大器同向输出端口vop。
31.尾电流源包括第一mos管m1和第六mos管m6；第一级输入管包括第二mos管m2、第三mos管m3、第四mos管m4、第五mos管m5。第二级输入管包括第七mos管m7和第八mos管m8，负载管包括第九mos管m9和第十mos管m10。
32.模拟电压avdd、第七mos管m7源端、第八mos管m8源端均与第一mos管m1源端连接；第一mos管m1栅端与偏置电压vbp连接；第二mos管m2源端、第三mos管m3源端均与第一mos管m1漏端连接；
33.第四mos管m4栅端、放大器同向输入端口vip均与第二mos管m2栅端连接；
34.第四mos管m4漏端、第八mos管m8栅端与第二mos管m2漏端连接；
35.第五mos管m5栅端、放大器反向输入端口vin均与第三mos管m3栅端连接；
36.第五mos管m5漏端、第七mos管m7栅端均与第三mos管m3漏端连接；
37.第五mos管m5源端、第六mos管m6漏端均与第四mos管m4源端连接；
38.第九mos管m9源端、第十mos管m10源端、接地端口agnd均与第六mos管m6源端连接。
39.第九mos管m9栅端、第十mos管m10栅端、偏置电压输入端口vbn均与第六mos管m6栅端连接；
40.第九mos管m9漏端、放大器反向输出端口von均与第七mos管m7漏端连接；
41.第十mos管m10漏端、放大器同向输出端口vop均与第八mos管m8漏端连接。
42.第二mos管m2与第八mos管m8之间设有第一补偿电容cc1，第一补偿电容cc1的一端与第二mos管m2漏端连接，另一端与第八mos管m8漏端连接。
43.第三mos管m3与第七mos管m7之间设有第二补偿电容cc2，第二补偿电容cc2的一端与第三mos管m3漏端连接，另一端与第七mos管m7漏端连接。第一补偿电容cc1和第二补偿电容cc2是用来吸收电力系统中的无功功率，提高系统功率因素，减少强电流对电网的冲击。
44.第一级输入管均偏置于亚阈值区，尾电流源均偏置于饱和区，第二级输入管和负载管均偏置在饱和区。第二级输入管采用pmos管。