[发明专利]差分放大器和模数转换器

说明书

技术领域

本公开涉及差分放大器和使用该差分放大器的模数转换器。

背景技术

过去，随着数字设备的普遍使用，已广泛地利用模数转换器，其各自用于将模拟信号转换为数字信号。

在此模数转换器中，将输入的模拟信号与多级参照电压相比较，以将模拟信号转换为数字信号。因此，使用多个放大器。

由此，模数转换器被设计用来利用各自具有良好特性的放大器。具体地，作为这样的放大器的特性，模数转换器采用两级放大器，其具有偏移减小功能，以便减小重要的偏移电压。

通过将具有可变增益的后级差分放大器串联连接到具有固定增益的前级差分放大器，来构造这样的两级放大器。通过增大和减小在后级提供的差分放大器的增益，在前级提供的差分放大器的偏移电压呈现为减小。

例如，在日本专利公开No.2006-254419(在下文中称为专利文献1)中公开的差分放大器中，在复位操作中，放大器中包括的负载电路被置于二极管连接状态，这减小了放大器的增益。另一方面，在比较操作中，差分放大器输出的信号以正反馈操作的方式被反馈到负载电路，以增大放大器的增益。由此，可改变差分放大器的增益，并且，反之亦然，而不会降低操作速度，也不会增大功耗。

发明内容

专利文献1中公开的用于模数转换器的差分放大器利用切换开关，其在复位和比较操作中操作，以改变放大器的增益。更具体地，在复位操作中，切换开关闭合并维持在导通状态，以将差分放大器中包括的负载电路置于二极管连接状态，从而减小放大器的增益。另一方面，在比较操作中，切换开关断开并维持在关断状态，以将差分放大器输出的信号以正反馈操作的方式反馈到放大器中包括的负载电路，以便增大放大器的增益。

例如，随着减小模拟电路尺寸的努力在进行，即使开关断开而被置于关断状态，关断泄漏电流也可流过该开关。另外，关断泄漏电流的生成不仅因为模拟电路的尺寸减小，还与制造电路的工艺有关。

由于包括尺寸减小工艺的制造工艺，关断泄漏电流还流过用于改变上述专利文献1中公开的差分放大器的增益的前述切换开关。由此，已不利地产生了这样的问题：在比较操作期间，由于关断泄漏电流的影响，差分放大器的增益以波动状态重复地减小和增大。

期望提供差分放大器和使用该差分放大器的模数转换器，其能够消除流过用来改变放大器的增益的切换开关的关断泄漏电流的影响，并由此能够摆脱增益的波动状态。

本公开提供的一种差分放大器包括：输入端子，其被配置为接收输入信号；输出端子，其被配置为输出作为放大所述输入信号的结果而得到的输出信号；放大部分，其被配置为放大所述输入信号，以生成所述输出信号；负载电路，其连接在所述放大部分和电源端子之间，并配备有第一导电型晶体管和切换开关，所述切换开关被配置为将所述第一导电型晶体管的栅极和所述第一导电型晶体管的漏极之间的连接切换为所述栅极和所述输出端子之间的连接、以及将所述栅极和所述输出端子之间的连接切换为所述第一导电型晶体管的栅极和所述第一导电型晶体管的漏极之间的连接；以及泄漏消除开关，其被配置为生成用于减小流过所述切换开关的关断泄漏电流的泄漏消除电流。

本公开提供的一种差分放大器包括：输入端子，其被配置为接收具有正相和反相的输入信号；正相和反相输出端子，其被配置为输出作为放大所述输入信号的结果而得到的输出信号；第一放大部分，其被配置为放大具有所述正相的所述输入信号，以生成具有所述反相的所述输出信号；第二放大部分，其被配置为放大具有所述反相的所述输入信号，以生成具有所述正相的所述输出信号；负载电路，其配备有连接在所述第一放大部分和电源端子之间的第一晶体管、连接在所述第一晶体管的栅极和所述正相输出端子之间的第一电容元件、被闭合以将所述第一晶体管的栅极连接到所述第一晶体管的源极或漏极或被断开以将所述第一晶体管的栅极连接到所述正相输出端子的第一切换开关、连接在所述第二放大部分和所述电源端子之间的第二晶体管、连接在所述第二晶体管的栅极和所述反相输出端子之间的第二电容元件、以及被闭合以将所述第二晶体管的栅极连接到所述第二晶体管的源极或漏极或被断开以将所述第二晶体管的栅极连接到所述反相输出端子的第二切换开关；第一消除开关，在断开状态下，将其开关端子之一连接到所述第一电容元件的元件端子之一，并将另一开关端子连接到所述第一电容元件的另一元件端子；以及第二消除开关，在断开状态下，将其开关端子之一连接到所述第二电容元件的元件端子之一，并将另一开关端子连接到所述第二电容元件的另一元件端子。