[发明专利]一种多级放大器

说明书

一种多级放大器，包括顺序级联的差分输入级、至少一个中间放大级和输出级；差分输入级包括：源极和栅极均耦接的第一和第二MOS管，二者栅极接收第一电压；源极和栅极均耦接的第三和第四MOS管，二者栅极接收第二电压，第三和第二MOS管的源极耦接并接收第一偏置电流；第一电流镜电路，其公共栅极耦接第三MOS管的漏极，其第一漏极耦接第一MOS管的漏极；第二电流镜电路，其公共栅极耦接第二MOS管的漏极，其第一漏极耦接第四MOS管的漏极；第一偏置电路，适于为第一和第二电流镜电路提供偏置电流；第一负载电路，适于为差分输入级提供负载。本发明方案多级放大器具有较高的增益和单位增益带宽。

技术领域

本发明涉及模拟电路设计领域，特别涉及一种多级放大器。

背景技术

运算放大器(以下简称放大器)是模拟集成电路的一种基础器件。对放大器的应用需求一般为高增益、高带宽、高压摆率等。

例如，现有技术中典型的多级放大器可以包括差分输入级、至少一个中间放大级和输出级；其中，可选地，所述差分输入级可以采用共源共栅结构，可以包括四个MOS管，其所包含的电流镜负载可将差分信号转换为单端信号并输出；所述中间放大级可以是共源结构，对所述差分输入级输出的单端信号进行进一步地放大；所述输出级适于提高所述多级放大器的带负载能力。

一般而言，以上所述的多级放大器可以具有小于5MHz的单位增益带宽积(以下简称单位增益带宽)和小于10V/μs的压摆率。然而，随着工艺尺寸不断减小，放大器的供电电压不断降低，使得放大器的增益和输出摆幅降低，进而使得放大器的增益带宽降低。而现有技术中通常通过增加放大器的级数以解决上述问题，但是这会导致较大的电路规模和复杂的电路结构。

因此，现有技术面临着如何通过增加多级放大器的级数以外的方法来改善多级放大器的增益和单位增益带宽的技术问题。

发明内容

本发明解决的技术问题是如何提高多级放大器的增益及单位增益带宽。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种多级放大器，包括顺序级联的差分输入级、至少一个中间放大级和输出级；其中，所述差分输入级包括：源极耦接在一起的第一MOS管和第二MOS管，所述第一MOS管的栅极耦接所述第二MOS管的栅极并接收第一电压；源极耦接在一起的第三MOS管和第四MOS管，所述第三MOS管的栅极耦接所述第四MOS管的栅极并接收第二电压，所述第三MOS管的源极耦接所述第二MOS管的源极并接收第一偏置电流；第一电流镜电路，其公共栅极耦接所述第三MOS管的漏极，其第一漏极耦接所述第一MOS管的漏极，其第二漏极耦接其公共栅极；第二电流镜电路，其公共栅极耦接所述第二MOS管的漏极，其公共源极耦接所述第一电流镜电路的公共源极，其第一漏极耦接所述第四MOS管的漏极，其第二漏极耦接其公共栅极；第一偏置电路，适于为所述第一电流镜电路和第二电流镜电路提供偏置电流；第一负载电路，其第一输入端耦接所述第四MOS管的漏极，其第二输入端耦接所述第一MOS管的漏极，其输出端耦接所述差分输入级的输出端，所述第一负载电路适于为所述差分输入级提供负载。

可选地，所述第一MOS管和第二MOS管的尺寸比为(1-a)：a；所述第三MOS管和第四MOS管的尺寸比为a：(1-a)，其中，0＜a＜1。

可选地，所述第一电流镜电路包括第五MOS管和第六MOS管，所述第五MOS管的源极耦接所述第六MOS管的源极和所述第一电流镜电路的公共源极，所述第五MOS管的栅极耦接所述第六MOS管的栅极和所述第一电流镜电路的公共栅极，所述第五MOS管的漏极耦接所述第一电流镜电路的第一漏极，所述第六MOS管的漏极耦接所述第一电流镜电路的第二漏极；所述第二电流镜电路包括：第七MOS管和第八MOS管，所述第七MOS管的源极耦接所述第八MOS管的源极和所述第二电流镜电路的公共源极，所述第七MOS管的栅极耦接所述第八MOS管的栅极和所述第二电流镜电路的公共栅极，所述第八MOS管的漏极耦接所述第二电流镜电路的第一漏极，所述第七MOS管的漏极耦接所述第二电流镜电路的第二漏极。