跨导放大器电路及温度补偿方法与流程

本申请整体涉及跨导放大器，并且更具体地涉及用于温度补偿以在宽温度范围内维持准确的放大器性能的设计和方法。

背景技术：

1、运算放大器（“op-amp”）是对差分电压输入进行操作的电子高增益集成电路器件。此类器件具有许多应用，并且对于反馈控制回路和有源滤波器特别有用，并且如此是现代技术的普遍存在的元件。在许多情况下，使用运算跨导放大器（ota）而不是传统的op-amp使得此类电路的设计能够更高效地操作，通常具有更少的部件和增加的可靠性。

2、ota而不是直接的电压放大提供与输入电压成比例的输出电流。换句话说，在其操作点周围的限定区域内，ota作为电压控制的电流源操作。该关系可以以等式形式表示为

3、，

4、其中

gm表示跨导。

5、值得注意的是，n型和p型金属氧化物半导体（nmos、pmos）晶体管具有对温度变化以及对背栅偏置（又称体偏置或主体偏置）高度敏感的跨导，从而为基于此类晶体管的ota设计产生潜在的性能问题。这些效应的准确补偿可能使器件设计复杂化，并且可能依赖于使用具有不同温度系数的电阻器对，这在寻求考虑一系列潜在的制造工艺变化时可能是一个挑战。寻求另选的补偿技术。

技术实现思路

1、前述问题至少部分地通过结合温度补偿以在宽温度范围内维持设定跨导的运算跨导放大器（ota）设计来解决。一个例示性电路包括：第一偏置晶体管、第二偏置晶体管和第三偏置晶体管、第一参考晶体管和第二参考晶体管、感测电阻和误差放大器。第一偏置晶体管提供通过第一参考晶体管的第一电流流动。第二偏置晶体管经由感测电阻提供通过第二参考晶体管的第二电流流动。值得注意的是，第二参考晶体管具有大于第一参考晶体管的沟道宽度与长度比的沟道宽度与长度比，并且具有与第一参考晶体管的共享的漏极节点和共享的栅极节点。第三偏置晶体管提供去往或来自第一输入晶体管和第二输入晶体管的共享的源极节点的第三电流流动。第一输入晶体管具有用于接收第一输入电压的栅极，第二输入晶体管具有用于接收第二输入电压的栅极，并且第二输入晶体管具有连接到输出节点以提供与第一输入电压与第二输入电压之间的差成比例的输出电流的漏极。误差放大器将第一偏置晶体管、第二偏置晶体管和第三偏置晶体管的栅极驱动到偏置电压，该偏置电压使第一偏置晶体管的漏极电压与第二偏置晶体管的漏极电压相等。

2、一种例示性方法包括：利用第一偏置晶体管提供通过第一参考晶体管的第一电流流动；利用第二偏置晶体管经由感测电阻提供通过第二参考晶体管的第二电流流动，第二参考晶体管具有大于第一参考晶体管的沟道宽度与长度比并且具有与第一参考晶体管的共享的漏极节点和共享的栅极节点；使用第三偏置晶体管来提供去往或来自第一输入晶体管和第二输入晶体管的共享的源极节点的第三电流流动，第一输入晶体管具有被配置为接收第一输入电压的栅极，第二输入晶体管具有被配置为接收第二输入电压的栅极，并且第二输入晶体管具有连接到输出节点以提供与第一输入电压与第二输入电压之间的差成比例的输出电流的漏极；以及利用误差放大器，将第一偏置晶体管、第二偏置晶体管和第三偏置晶体管的栅极驱动到偏置电压，该偏置电压使第一偏置晶体管的漏极电压与第二偏置晶体管的漏极电压相等。

3、另一个例示性电路包括：输入模块和补偿模块。输入模块具有被配置为在差分输入电压上进行操作的输入晶体管的差分对。补偿模块具有：第一参考晶体管，该第一参考晶体管具有与输入晶体管的操作点近似的操作点；第二参考晶体管，该第二参考晶体管具有与第一参考晶体管的共享的漏极节点、与第一参考晶体管的共享的栅极节点、具有比第一参考晶体管更大的宽度与长度比的沟道以及连接到感测电阻的源极节点；和误差放大器，该误差放大器基于感测电阻来调整第一参考晶体管的和输入晶体管的操作点以具有跨导。

4、前述示例可以单独地或结合地采用，并且可以以任何合适的组合包括以下任选特征中的一个或多个任选特征：1.第一负载电阻，该第一负载电阻被配置为将第一供电电压耦合到第一输入晶体管的漏极。2.第二负载电阻，该第二负载电阻被配置为将第一供电电压耦合到第二输入晶体管的漏极，第二负载电阻与第一负载电阻匹配。3.第三负载电阻，该第三负载电阻被配置为将第一供电电压耦合到共享的漏极节点，并且被配置为维持与跨第一负载电阻的电压降匹配的电压降。4.第一输入晶体管、第二输入晶体管、第一参考晶体管和第二参考晶体管各自具有连接到共享的体电压的体节点。5.共享的体电压是差分对的源极电压。6.共享的体电压是接地电压。7.第一输入晶体管和第二输入晶体管各自具有连接到共享的源极节点的体节点。8.共享的栅极节点被偏置到第一输入电压和第二输入电压的共模电压。

1.一种跨导放大器电路，所述电路包括：

2. 根据权利要求1所述的电路，所述电路还包括：

3.根据权利要求2所述的电路，所述电路还包括：

4.根据权利要求1所述的电路，其中所述第一输入晶体管、所述第二输入晶体管、所述第一参考晶体管和所述第二参考晶体管各自具有连接到共享的体电压的体节点。

5.根据权利要求4所述的电路，其中所述共享的体电压是所述共享的源极节点的电压。

6.根据权利要求4所述的电路，其中所述共享的体电压是接地电压。

7.根据权利要求1所述的电路，其中所述共享的栅极节点被偏置到所述第一输入电压和所述第二输入电压的共模电压。

8.一种温度补偿方法，所述方法包括：

9. 根据权利要求8所述的方法，所述方法还包括：

10.根据权利要求9所述的方法，所述方法还包括：

11.根据权利要求8所述的方法，其中所述第一输入晶体管、所述第二输入晶体管、所述第一参考晶体管和所述第二参考晶体管各自具有连接到共享的体电压的体节点。

12.根据权利要求11所述的方法，其中所述共享的源极节点提供所述共享的体电压。

13.根据权利要求11所述的方法，其中所述共享的体电压是接地电压。

14.根据权利要求8所述的方法，其中所述共享的栅极节点被偏置到所述第一输入电压和所述第二输入电压的共模电压。

15. 一种跨导放大器电路，所述电路包括：

16.根据权利要求15所述的电路，

17.根据权利要求15所述的电路，其中所述输入模块包括针对所述输入晶体管中的每个输入晶体管的第一负载电阻，所述第一负载电阻被配置为将第一供电电压耦合到所述输入晶体管的漏极；并且其中所述补偿模块包括：第三负载电阻，所述第三负载电阻被配置为将所述第一供电电压耦合到所述共享的漏极节点，并且被配置为维持与跨所述第一负载电阻的电压降匹配的电压降。

18.根据权利要求17所述的电路，其中所述输入晶体管、所述第一参考晶体管和所述第二参考晶体管各自具有连接到共享的体电压的体节点。