一种用于高精度数模转换器的前馈瞬态增强型缓冲电路的制作方法

本发明涉及cmos模拟集成电路领域，具体涉及一种用于高精度数模转换器的输出缓冲放大器电路，特别是一种采用全并行输入与非线性前馈协同的电路架构。

背景技术：

1、高性能dac的动态特性（如无杂散动态范围sfdr、总谐波失真thd）严重受限于其输出缓冲放大器的建立时间与压摆率。传统classa或classab输出级在应对大信号瞬态时，因其有限的压摆率成为瓶颈。一些改进方案采用更大的偏置电流来提高摆率，但同时会导致静态功耗线性增长。现有瞬态增强技术（如前馈电容、开关电流助推等），常额外引入环路稳定性、噪声或设计复杂度的问题。

技术实现思路

1、本发明目的是提出了一种在不显著增加电路静态功耗的前提下，有效增强大信号负向瞬态响应速度、改善负向建立特性的输出缓冲电路。

2、本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种用于高精度数模转换器的前馈瞬态增强型缓冲电路，包括：一瞬态增强电路，一折叠共源共栅放大器，一classa输出级，其中：

3、瞬态增强电路输入与折叠共源共栅放大器输入均为差分输入信号，折叠共源共栅放大器的输出与classa输出级连接，瞬态增强电路输出与classa输出级的输出端vout相连。

4、所述瞬态增强电路包括：改进型差分放大器和下拉管，其中：

5、所述改进型差分放大器的正相输入端与折叠共源共栅放大器的正相输入端相连，改进型差分放大器的反相输入端与折叠共源共栅放大器的反相输入端相连，改进型差分放大器的输出端连接至下拉管的栅极，下拉管漏极作为输出连接至classa输出级的输出端vout，下拉管源极接地。

6、所述改进型差分放大器具体为：

7、mos管mp1、mp2，mp1源极、mp2源极相连至mp3的漏极，mp1的栅极作为差分放大器的正相输入端，mp2的栅极作为差分放大器的反相输入端；

8、mos管mn1、mn2，以二极管方式连接作为负载，mn1的栅极、漏极短接为a端，与mp1的漏极相连，mn2的栅极、漏极短接为b端，与mp2的漏极相连，mn1、mn2的源极接地；所述a端作为改进型差分放大器的输出端，与下拉管的栅极连接；

9、mos管mn3、mn4，mn3栅极、mn4栅极连接外部偏置电压vbn1，mn3的漏极连接至mp1的漏极，mn4的漏极连接至mp2的漏极，mn3的源极、mn4的源极接地;

10、mos管mp3，其源极接电源，栅极接外部偏置电压vbp1，漏极与mp1、mp2的源极相连。

11、所述下拉管采用mos管mn12，具体为：

12、mn12的栅极与mp1的漏极、mn1的漏极、mn3的漏极相连，作为下拉管的输入， mn12的漏极与classa输出级中的mp15的漏极、mn11的漏极相连，mn12的源极接地。

13、所述classa输出级包括mos管mp11、mp12、mp13、mp14、mp15、mn9、mn10、mn11，具体为：

14、mos管mp11的源极接电源，mp11的栅极与折叠共源共栅放大器的输出、mp15的栅极相连，mp11的漏极与mp12的源极相连，mp13的源极接电源， mp13的漏极与mp14的源极相连，mp12的栅极、mp14的栅极连接至外部基准电压vbp2，mp12的漏极与mn9的漏极相连，mn9的栅极连接至mn10的栅极和漏极，mn9、mn10的源极接地，mp15的栅极依次连接电容c1、电阻r1后连接至mp15的漏极， mp14与mn10的栅极、漏极相连，同时连接至mn11的栅极，并且依次连接电容c2、电阻r2后连接至mn11的漏极，mp15的漏极与mn11的漏极、下拉管mn12的漏极相连，作为classa输出级的输出端vout。

15、一种用于高精度数模转换器的前馈瞬态增强型缓冲方法，包括以下步骤：

16、差分信号分别输入至瞬态增强电路、折叠共源共栅放大器，经过折叠共源共栅放大器放大差分信号，驱动classa输出级；瞬态增强电路中的改进型差分放大器与折叠共源共栅放大器独立并行工作，并通过瞬态增强电路实现输出信号从高到低转换时建立时间的加速，最终通过下拉管检测到 dac 输出信号从高到低的跳变，实现输出信号从高到低的建立。

17、所述瞬态增强电路，工作过程如下：

18、在输入差分信号从高到低发生跳变时，由于classa输出级的输出端vout电平为高，外部为负反馈电路，前馈瞬态增强型缓冲电路的反相输入端也为高，改进型差分放大器中的mp2的漏极与栅极反相，节点b点被拉低，同时节点a被拉高， a点电压的变化施加于下拉管mn12的栅极，使其开启，mn12提供毫安级的下拉电流，对连接在vout端的负载电容放电，将输出vout端电压拉低，以提高输出信号从高到低跳变的响应速度。

19、本发明具有以下有益效果及优点：

20、1.有效增强大信号负向瞬态响应速度：通过专门优化的前馈路径与输出下拉管配合，实现输出从高到低的快速建立，有效缩短了建立时间。

21、2.整体性能提升：在不显著增加电路静态功耗的前提下，将大信号压摆率提升至2倍以上。

22、3.高精度保持：主增益路径独立工作，确保了优异的直流精度、线性度与低噪声特性。

23、4.良好的稳定性：整体稳定性由环路负反馈和补偿网络保证，对工艺变化不敏感。

1.一种用于高精度数模转换器的前馈瞬态增强型缓冲电路，其特征在于，包括：一瞬态增强电路，一折叠共源共栅放大器，一classa输出级，其中：

2.根据权利要求1所述的一种用于高精度数模转换器的前馈瞬态增强型缓冲电路，其特征在于，所述瞬态增强电路包括：改进型差分放大器和下拉管，其中：

3.根据权利要求2所述的一种用于高精度数模转换器的前馈瞬态增强型缓冲电路，其特征在于，所述改进型差分放大器具体为：

4.根据权利要求2所述的一种用于高精度数模转换器的前馈瞬态增强型缓冲电路，其特征在于，所述下拉管采用mos管mn12，具体为：

5.根据权利要求1所述的一种用于高精度数模转换器的前馈瞬态增强型缓冲电路，其特征在于，所述classa输出级包括mos管mp11、mp12、mp13、mp14、mp15、mn9、mn10、mn11，具体为：

6.一种用于高精度数模转换器的前馈瞬态增强型缓冲方法，其特征在于，包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的一种用于高精度数模转换器的前馈瞬态增强型缓冲方法，其特征在于，所述瞬态增强电路，工作过程如下：