一種差分信號轉單端信號電路的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及電子電路技術領域，尤其涉及一種差分信號轉單端信號電路。
【背景技術】
[0002] 在電子電路中，通常采用差分信號電路設計，來提高電路抗共模干擾或噪聲能力， 提高輸出信號擺幅，改善偶次失真。大多數情況下，需要將經過電路處理后的差分信號轉為 單端信號，進行其他處理，或方便測量，這就需要差分信號轉單端信號電路。差分信號轉單 端信號電路應該具有高輸入阻抗，避免對核心電路形成負載效應。同時應該具有好的線性 度。在一些要求低功耗應用領域，還應該盡量消耗少的電流。
【發明內容】
[0003] 本發明提供一種差分信號轉單端信號電路，用于將輸入差分信號轉換為單端輸出 信號。
[0004] 所述差分信號轉單端信號電路包括：第一放大級、第二放大級和反饋電阻；
[0005] 所述第一放大級接收輸入差分信號，輸出一路電壓信號與一路電流信號；
[0006] 所述第二放大級的同相輸入端與所述第一放大級的輸出信號電壓相連，所述第二 放大級的反相輸入端與所述第一放大級的輸出信號電流相連；
[0007] 所述反饋電阻連接所述第二放大級的反相輸入端與輸出端，將所述第一放大級的 輸出電流信號轉換為電壓信號，并作為最終單端信號輸出。
[0008] 進一步地，所述第一放大級包括兩個電流源、電阻源極負反饋差分輸入跨導級、電 阻負載和電流源負載；
[0009] 所述兩個電流源分別為所述第一放大級差分兩側支路提供偏置電流；
[0010] 所述電阻源極負反饋差分輸入跨導級將輸入差分電壓信號轉換為差分電流；所述 電阻源極負反饋差分輸入跨導級輸出的一側與所述電阻負載相連，將該側電流信號轉為電 壓信號；所述電阻源極負反饋差分輸入跨導級輸出的另一側與所述電流源負載相連；
[0011] 所述電流源負載為所述電阻源極負反饋差分輸入跨導級輸出的另一側電流信號 提供高的輸出阻抗，使得所述第一放大級的另一側輸出電流信號。
[0012] 進一步地，第一晶體管與第二晶體管構成所述兩個電流源，分別為所述第一放大 級差分兩側支路提供偏置電流；第三晶體管的柵極與第四晶體管的柵極接收輸入差分信 號；第三晶體管的源極與第一晶體管的漏極相連，第四晶體管的源極與第二晶體管的漏極 相連；源極負反饋電阻跨接在第三晶體管的源極與第四晶體管的源極之間；第三晶體管、 第四晶體管、源極負反饋電阻構成所述電阻源極負反饋差分輸入跨導級；第三晶體管的漏 極與所述電阻負載相連，將第三晶體管輸出的電流信號轉換為電壓信號；第四晶體管的漏 極與所述電流源負載相連，所述電流源負載為第四晶體管輸出的電流信號提供高阻，連接 點為所述第一放大級的電流信號輸出點。
[0013] 可選地，所述第二放大級為差分輸入單端輸出放大器。
[0014] 可選地，所述第二放大級為折疊共源共柵放大器。
[0015] 本發明提供的差分信號轉單端信號電路，該電路結構具有結構簡單、低功耗、高線 性度的好處，特別適用于低功耗電路系統中。
【附圖說明】
[0016] 為了更清楚地說明本發明實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使 用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于 本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其它 的附圖。
[0017] 圖1為本發明實施例提供的差分信號轉單端信號電路結構框圖；
[0018] 圖2為圖1中第一放大級的電路原理示意圖；
[0019] 圖3為圖1中第二放大級的電路原理示意圖；
[0020] 圖4為圖1中差分信號轉單端信號電路的差分輸入信號與單端輸出信號的瞬態仿 真圖；
[0021] 圖5為圖1中差分信號轉單端信號電路的增益幅頻曲線仿真圖。
【具體實施方式】
[0022] 下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于 本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其它 實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0023] 本發明實施例提供一種差分信號轉單端信號電路，用于將輸入差分信號轉換為單 端輸出信號。
[0024] 如圖1所示，所述差分信號轉單端信號電路包括：第一放大級、第二放大級和反饋 電阻Rf;
[0025] 所述第一放大級接收輸入差分信號VIN+與VIN_，輸出一路電壓信號V ra+與一路電 流f目號V^-;
[0026] 所述第二放大級的同相輸入端VI2+與所述第一放大級的輸出電壓信號VQ1+相連， 所述第二放大級的反相輸入端VI2-與所述第一放大級的輸出電流信號v^-相連；
[0027] 所述反饋電阻Rf連接所述第二放大級的反相輸入端V 12-與輸出端％，將第一放大 級輸出電流信號-轉換為電壓信號vwt，并作為最終單端信號輸出。
[0028] 所述第一放大級包括兩個電流源、電阻源極負反饋差分輸入跨導級、電阻負載和 電流源負載；所述兩個電流源分別為第一放大級差分兩側支路提供偏置電流；所述電阻源 極負反饋差分輸入跨導級將輸入差分電壓信號轉換為差分電流；電阻源極負反饋提高輸入 跨導級的線性度；所述電阻源極負反饋差分輸入跨導級輸出的一側與所述電阻負載相連， 將該側電流信號轉為電壓信號；所述電阻源極負反饋差分輸入跨導級輸出的另一側與所述 電流源負載相連；所述電流源負載為所述電阻源極負反饋差分輸入跨導級輸出的另一側電 流信號提供高的輸出阻抗，使得第一放大級的另一側輸出電流信號。
[0029] 如圖2所示，第一晶體管Ml與第二晶體管M2構成兩個電流源，分別為所述第一放 大級差分兩側支路提供偏置電流；第三晶體管M3的柵極與第四晶體管M4的柵極接收輸入 差分信號；第三晶體管M3的源極與第一晶體管Ml的漏極相連，第四晶體管M4的源極與第 二晶體管M2的漏極相連；源極負反饋電阻Rs跨接在第三晶體管M3的源極與第四晶體管M4 的源極之間；第三晶體管M3、第四晶體管M4、源極負反饋電阻Rs構成電阻源極負反饋差分 輸入跨導級；第三晶體管M3的漏極與電阻負載Rd相連，將第三晶體管M3輸出的電流信號 轉換為電壓信號V01+ ;第四晶體管M4的漏極與電流源負載M5相連，電流源負載M5為第四 晶體管M4輸出的電流信號提供高阻，連接點為所述第一放大級的電流信號輸出點V01-;
[0030] 如圖3所示，所述第二放大級為差分輸入單端輸出放大器。
[0031] 可選地，所述第二放大級為折疊共源共柵放大器，能夠實現差分放大，單端輸出， 提供足夠的直流增益與增益帶寬積。
[0032] 圖1中差分信號轉單端信號電路的低頻增益為：
【主權項】
1. 一種差分信號轉單端信號電路，其特征在于，所述差分信號轉單端信號電路包括： 第一放大級、第二放大級和反饋電阻； 所述第一放大級接收輸入差分信號，輸出一路電壓信號與一路電流信號； 所述第二放大級的同相輸入端與所述第一放大級的輸出信號電壓相連，所述第二放大 級的反相輸入端與所述第一放大級的輸出信號電流相連； 所述反饋電阻連接所述第二放大級的反相輸入端與輸出端，將所述第一放大級的輸出 電流信號轉換為電壓信號，并作為最終單端信號輸出。
2. 根據權利要求1所述的差分信號轉單端信號電路，其特征在于，所述第一放大級包 括兩個電流源、電阻源極負反饋差分輸入跨導級、電阻負載和電流源負載； 所述兩個電流源分別為所述第一放大級差分兩側支路提供偏置電流； 所述電阻源極負反饋差分輸入跨導級將輸入差分電壓信號轉換為差分電 流；所述電阻源極負反饋差分輸入跨導級輸出的一側與所述電阻負載相連，將該側電 流信號轉為電壓信號；所述電阻源極負反饋差分輸入跨導級輸出的另一側與所述電流源負 載相連； 所述電流源負載為所述電阻源極負反饋差分輸入跨導級輸出的另一側電流信號提供 高的輸出阻抗，使得所述第一放大級的另一側輸出電流信號。
3. 根據權利要求2所述的差分信號轉單端信號電路，其特征在于，第一晶體管與第二 晶體管構成所述兩個電流源，分別為所述第一放大級差分兩側支路提供偏置電流；第=晶 體管的柵極與第四晶體管的柵極接收輸入差分信號；第=晶體管的源極與第一晶體管的漏 極相連，第四晶體管的源極與第二晶體管的漏極相連；源極負反饋電阻跨接在第=晶體管 的源極與第四晶體管的源極之間；第S晶體管、第四晶體管、源極負反饋電阻構成所述電阻 源極負反饋差分輸入跨導級；第=晶體管的漏極與所述電阻負載相連，將第=晶體管輸出 的電流信號轉換為電壓信號；第四晶體管的漏極與所述電流源負載相連，所述電流源負載 為第四晶體管輸出的電流信號提供高阻，連接點為所述第一放大級的電流信號輸出點。
4. 根據權利要求1所述的差分信號轉單端信號電路，其特征在于，所述第二放大級為 差分輸入單端輸出放大器。
5. 根據權利要求4所述的差分信號轉單端信號電路，其特征在于，所述第二放大級為 折疊共源共柵放大器。
【專利摘要】本發明公開了一種差分信號轉單端信號電路，所述差分信號轉單端信號電路包括：第一放大級、第二放大級和反饋電阻；所述第一放大級接收輸入差分信號，輸出一路電壓信號與一路電流信號；所述第二放大級的同相輸入端與所述第一放大級的輸出信號電壓相連，所述第二放大級的反相輸入端與所述第一放大級的輸出信號電流相連；所述反饋電阻連接所述第二放大級的反相輸入端與輸出端，將所述第一放大級的輸出電流信號轉換為電壓信號，并作為最終單端信號輸出。
【IPC分類】H03K19-0175
【公開號】CN104682946
【申請號】CN201510096504
【發明人】王明華, 劉昱, 張海英
【申請人】中國科學院微電子研究所
【公開日】2015年6月3日
【申請日】2015年3月4日