阅读说明：本技术 高速放大器 (High speed amplifier ) 是由 A·M·A·阿里 H·迪恩克 于 2014-08-28 设计创作，主要内容包括：本发明涉及高速放大器。一种电路可以包括与输出直接连接的一个以上的晶体管,以及电感网络。所述电感网络可以连接到至少一个晶体管的源极节点,以补偿输出的电容。因此,电路的响应时间可以减小,并且可以提高电路的非主导频率响应极点频率。(The present invention relates to a high speed amplifier. A circuit may include more than one transistor directly connected to an output, and an inductive network. The inductive network may be connected to a source node of the at least one transistor to compensate for capacitance of the output. Thus, the response time of the circuit may be reduced and the non-dominant frequency response pole frequency of the circuit may be increased.)

高速放大器

本申请是申请日为2014年8月28日、申请号为201410428319.4、发明名称为“高速放大器”的发明专利申请的分案申请。

背景技术

在放大器中，可能存在其频率值与gm/C成比例的非主导频率极点，其中gm是输出级的跨导，C是输出节点处的总电容(例如，C可以包括输出节点处负载的电容、输出节点本身的电容和寄生电容)。

对于高速应用，非主导极点需要被推出到高频。低的非主导极点频率能够导致差的相位裕度(欠阻尼行为)和低带宽。为了增加非主导极点的频率，放大器可设计成在放大器的输出级具有增加的电流以提高输出级的gm。然而，这会导致功耗增加。另外，由于gm/C本质上受制造工艺限制，所以增加的电流不足以增加输出级的非主导极点的频率。

因此，对于具有增加或改进的非主导极点频率且具有改进的带宽和调整时间的放大器存在需求，而无需增加输出级的电流。

具体实施方式

根据图1所示的实施方案，电路100可以包括晶体管110、以及电感网络120。晶体管110可以在输出节点上输出以驱动负载140。电感网络120可以连接到晶体管110的源极节点以补偿输出节点的电容。

在图1中，电路100可以是放大器电路。晶体管110可以是PMOS(P型金属氧化物硅)晶体管。晶体管110可以具有连接到待放大的输入AC信号的栅极。驱动器130可以是与晶体管110串联地连接在电源VDD和GND之间的电流驱动器，以产生驱动负载140的输出节点。

可选地，晶体管110可以是配置为偏置通过放大器电路100的电流的电流驱动晶体管。在该情况下，驱动器130可以接收待放大的输入信号。

在上述构造中，晶体管110可以在其源极点上连接到VDD，在其漏极节点上连接到输出节点，并且与电感网络120串联连接到电源VDD。晶体管110可以使其源极节点连接到电感网络120，使得电感网络120补偿与输出节点和晶体管110相关联的电容。

通过将电感网络120在晶体管110的源极节点上与晶体管110串联连接，电路100采用例如与晶体管110串联的电感网络120。电感网络120的电感可有效地“关掉”输出节点处的电容(例如，包括负载电容、电路100输出节点的寄生电容)，并且推出电路100的有效的非主导极点有效频率，或者产生具有更佳调整性能的复极点。电感网络120的最优值取决于电路支路(可以包括晶体管110和其他器件)中的电路100的gm2以及在电路100的输出节点处的总电容(C2)。电感网络120的电感值可以根据如下公式来确定：L＝k C2/gm2²，其中k是常数。电路100中的电感(L)、电容(C2)和有效电阻(1/gm2)可以形成并联(RLC)谐振电路，因为电感(L)、电容(C2)和有效电阻(1/gm2)中的每一项有效地并联连接在晶体管110中。因此，通过使用电感网络120，可以使得电路100的响应更快，并且可以提高电路100的非主导频率响应极点频率。

根据仿真，为不使用电感网络120来实现相似的响应，通过电路100的功率需要增加大约60％。换言之，电感网络120可以将电路100中的功耗降低大约40％以实现相同的响应时间。

图2示出了晶体管110的理想化的剖视图。

晶体管110可以是具有栅极202的PMOS，栅极202具有栅极氧化物层204、P掺杂源极区域206、P掺杂漏极区域208、N掺杂势阱区域210和P型衬底212

根据电路100中实现的实施方案，晶体管110可以使其P掺杂源极区域208与电感网络120连接。诸如扩散或金属分接等各种分接可以实现在晶体管110的上述部分中以连接到电感网络120。另外，电感网络120利用形成在衬底上的金属条来实现，金属条和衬底的几何结构和金属特性限定了特定的期望电感值。电感网络120可以包括手柄形状的电感器或螺旋形的电感器。电感网络120的电感值可以在100皮亨和350皮亨之间。额外的元件可以包含在电感网络120中。

根据图3所示的实施方案，电路300可以包括晶体管310和电感网络320。晶体管310可以在输出节点上输出以驱动负载440。电感网络320可以连接到晶体管310的源极节点，以补偿输出节点的电容。

在图3中，电路300可以是放大器电路。晶体管310可以是NMOS(N型金属氧化物硅)晶体管。晶体管310可以具有与待放大的输入AC信号连接的栅极。驱动器330可以是与晶体管310串联地连接在电源VDD和GND之间的电流驱动器，以产生驱动负载340的输出节点。

可选地，晶体管310可以是配置为对通过放大器电路300的电流进行偏置的电流驱动式晶体管。在这种情况下，驱动器330可以接收待放大的输入信号。

在上述构造中，晶体管310可以在其源极节点上连接到GND，在其漏极节点上连接到输出节点，且与电感网络320串联连接到电源GND。晶体管110可以使其源极节点连接到电感网络120，以使电感网络120补偿与输出节点和晶体管110相关联的电容。

图4示出了晶体管310的理想化的剖视图。

晶体管310可以是具有栅极402的NMOS，栅极502具有栅极氧化物层404、N掺杂源极区域406、N掺杂漏极区域408、P掺杂势阱区域410、深N掺杂势阱区域418、P型衬底412。

根据电路300中实现的实施方案，晶体管310可以使其N掺杂源极区域408连接到电感网络320。诸如扩散或金属分接的各种分接可实现于晶体管310的上述部分中以与电感网络320连接。电感网络320可以利用形成在衬底上的金属条来实现，金属条和衬底的几何结构和金属特性限定了具体的期望的电感值。电感网络320可以包括手柄形的电感器或螺旋形的电感器。电感网络320的电感值可以在100皮亨和350皮亨之间。另外的元件可以包含在电感网络320中。

图5示出了根据实施方案的电路500。

电路500可以包括多个晶体管510.1-510.5和多个电感网络520.1-520.2，其配置与图1和图3的电路100和电路300相似。电路500可以配置为驱动与负载540连接的差分输出的差分对放大器。电路500可以配置为差分对放大器，其中每个差分支路可以配置为级联放大器。

晶体管510.1-510.4可以在其相应的漏极节点上连接到差分输出节点，并且晶体管510.5可以是偏置晶体管。根据实施方案，仅在其漏极或源极节点上与输出节点直接连接的晶体管510.1-510.2才需要与相应的电感网络520.1-520.2连接。电感网络520.1-520.2可以实现在与晶体管110.1-510.4相同的电路单元或芯片上或者实现在单独的电路单元或芯片上。可选地，电路500可以具有连接在晶体管510.5和GND之间的电感器。

晶体管510.1和510.2可以是类似于图1和图2所示的晶体管110的PMOS晶体管，并且晶体管510.3和510.4可以是与图3和图4中的晶体管310相似的NMOS晶体管。

图6示出了根据实施方案的电路600。

电路600可以包括多个晶体管610.1-610.10和多个电感网络620.1-620.8，其按与图1和图3的电路100和电路300相似的方式配置。电路600可配置为驱动与负载640连接的差分输出的两级差分对放大器。电路600可配置为两级差分对放大器，其中每个差分支路可配置为级联放大器。

晶体管610.1-610.8可以在其相应漏极节点上与差分输出节点连接，并且晶体管610.9和610.10可以是偏置晶体管。根据实施方案，仅在其漏极或源极节点上与输出节点直接连接的晶体管610.1-2和610.5-610.6需要与相应的电感网络620.1-620.4连接。电感网络620.1-620.4可以实现在与晶体管610.1-610.8相同的电路单元或芯片上或者实现在单独的电路单元或芯片上。可选地，电路600可以具有连接在晶体管610.9和GND之间的电感器以及在晶体管610.10和GND之间的电感器。

晶体管610.1-610.2和610.5-610.6可以是与图1和图2的晶体管110相似的PMOS晶体管，并且晶体管610.3-610.4和610.7-610.8可以是与图3和图4中的晶体管310相似的NMOS晶体管。

应理解的是，公开不限于上述实施方案，并且可以解决其中存在冲突指定的任意多个方案和实施方案。

虽然已经参考多个示例性实施方案描述了本公开，应当理解的是已经使用的用语是说明和示例的用语，而不是限制的用语。可以在如当前记述和修改的所附权利要求书的范围内进行改变，而在其各方面不偏离本公开的范围和精神。虽然已经参照特定手段、材料和实施方案描述了本公开，本公开不意在局限于所公开的细节；相反，本公开扩展至在所附权利要求书的范围内的所有功能上等同的结构、方法和用途。

虽然本申请描述了可以实现为计算机可读介质中的代码段的具体的实施方案，应当理解诸如专用集成电路、可编程逻辑阵列和其它硬件器件的专用硬件实现能够构造成实现本文所描述的实施方案中的一个或多个。可以包含本文阐述的各实施方案的应用可广泛地包含各种电子和计算机系统。因此，本申请可以涵盖软件、固件和硬件实现或其组合。

本说明书描述了可以参照特定标准和协议而在特定实施方案中实现的部件和功能，本公开不限于这些标准和协议。这些标准周期性地由具有基本相同功能的更快或更高效的等同标准来替代。因此，具有相同或相似功能的替换标准和协议视为其等同。

本文所描述的实施方案的图示说明意在提供各个实施方案的大概理解。图示说明不意在从当使用本文所描述的结构或方法的装置和系统的所有元件和特征的完整描述。在阅览本公开时，许多其它实施方案对于本领域技术人员而言是显然的。其它实施方案可被使用以及从本公开获得，使得可以实现结构的和逻辑上的替代和变更，而不偏离本公开的范围。另外，图示说明仅是代表性的并且不是按尺度绘制的。在图示说明内的一些比例可以扩大，而其它比例可以最小化。因此，公开内容和附图视为示例性的，而不是限制性的。

本公开的一个或多个实施方案可在本文中单个地和/或统一地由术语“公开”指代，仅为了方便的目的而不意在将本申请的范围主动地限制到任何特定公开或发明构思。而且，虽然在本文中已经图示和描述了具体实施方案，应当理解的是，对于图示的具体实施方案可以替代设计成实现相同或相似目的的任何后续布置。该公开内容意在涵盖各个实施方案的任何以及所有的后续改动或变化。在阅读说明书时，上述实施方案与未具体描述的其它实施方案的组合对于本领域技术人员而言将是显而易见的。

而且，在前面的发明详述中，为了使公开流畅的目的，各特征可以成组或者在单个实施方案中描述。本公开不应解释为反映权利要求的实施方案需要比在各权利要求中明确记述的特征更多的特征的意图。相反，如下面的权利要求书所反映的，发明主旨可涉及比任何公开的实施方案的所有特征少。因此，下面的权利要求书合并到发明详述中，每个权利要求书独立地限定单独主张的权利要求主题。

上面公开的主题应视为示例性的，而不是限制性的，并且随附权利要求书意在涵盖所有这样的修改、增强以及落在本公开的真正精神和范围内的其它实施方案。因此，在法律允许的最大程度上，本公开的范围应由下面的权利要求及其等同内容的可容许的最广义解释来确定，而不应受上述发明详述制约或限制。