差分放大器的制造方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】差分放大器
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]基于35 U.S.C.§ 119(a)，本申請(qǐng)要求于2013年12月18日提交的韓國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)第10-2013-0158648號(hào)優(yōu)先權(quán)，其全部公開(kāi)內(nèi)容通過(guò)引用的方式并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明涉及一種差分放大器，更具體地，涉及一種電容器反饋全差分放大器。
【背景技術(shù)】
[0004]當(dāng)前，放大器正被用于各種電子電路中，并且這類(lèi)放大器可以被用于各種電子設(shè)備中。用在各種電子設(shè)備中的一類(lèi)放大器是差分放大器，其整合了電阻器反饋結(jié)構(gòu)和電容器反饋結(jié)構(gòu)。與具有電阻器反饋結(jié)構(gòu)的差分放大器相關(guān)的問(wèn)題包括，直流(DC)偏移在輸出中被放大。
[0005]與此相反，電容器反饋結(jié)構(gòu)優(yōu)于電阻器反饋結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)在于，電容器反饋結(jié)構(gòu)傳輸并放大交流(AC)信號(hào)，并阻斷直流(DC)分量。然而，當(dāng)電容器與具有電容器反饋結(jié)構(gòu)的差分放大器連接時(shí)，由于形成有放大端子，會(huì)產(chǎn)生懸空節(jié)點(diǎn)。在懸空節(jié)點(diǎn)中，由于其電勢(shì)不固定并基于周邊環(huán)境而變化，差分放大器的輸出由于非固定的(可變的)懸空節(jié)點(diǎn)而變化。
[0006]在現(xiàn)有技術(shù)中，為固定懸空節(jié)點(diǎn)的電壓，具有相當(dāng)高電阻的電阻器可以與用于反饋的輸出端子連接。具體地，由于當(dāng)電阻為至少約I千兆歐姆時(shí)，具有非常高電阻的電阻器不影響放大端子的輸出，但是獲得如此高的電阻需要相當(dāng)大的面積，因此難以使用亞微米互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)工藝來(lái)實(shí)現(xiàn)這種放大器。
[0007]在本【背景技術(shù)】部分公開(kāi)的上述信息僅用于增強(qiáng)對(duì)本發(fā)明背景的理解，因此其可能含有不構(gòu)成該國(guó)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的現(xiàn)有技術(shù)的信息。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明提供一種差分放大器，其可以包括:運(yùn)算放大器(OP AMP)，其具有反相輸入端子、同相輸入端子、反相輸出端子和同相輸出端子；第一反饋電容器，其與OP AMP的同相輸入端子和反相輸出端子連接；第二反饋電容器，其與OP AMP的反相輸入端子和同相輸出端子連接；第一晶體管，其具有四個(gè)端子并與OP AMP的同相輸入端子和反相輸出端子連接；以及第二晶體管，其具有四個(gè)端子并與OP AMP的反相輸入端子和正相輸出端子連接。
[0009]第一晶體管的源極端子和漏極端子中的一個(gè)和其柵極端子可以與OP AMP的反相輸出端子連接，源極端子和漏極端子中的另一個(gè)和體端子可以與OP AMP的同相輸入端子連接，第二晶體管的源極端子和漏極端子中的一個(gè)和其柵極端子可以與OP AMP的同相輸出端子連接，并且源極端子和漏極端子中另一個(gè)和體端子可以與OP AMP的反相輸入端子連接。第一晶體管和第二晶體管可以是P型金屬氧化物半導(dǎo)體(PMOS)晶體管。第一晶體管和第二晶體管的源極端子和漏極端子可以分別與一對(duì)通過(guò)將P型摻雜物注入到N型半導(dǎo)體襯底上而形成的P區(qū)域連接。
[0010]第一晶體管和第二晶體管可以形成有在一對(duì)P區(qū)域之間的溝道，并且可以包括在溝道上方凸出的柵極端子。第一晶體管和第二晶體管可以具有與體端子連接的在N型半導(dǎo)體襯底上的體區(qū)域。差分放大器還可以包括:第一輸入端電容器，其連接在OP AMP的同相輸入端子與差分放大器的同相輸入端子之間；以及第二輸入端子電容器，其連接在OP AMP的反相輸入端子與差分放大器的反相輸入端子之間。
[0011]—對(duì)懸空節(jié)點(diǎn)可以分別配置在第一輸入端電容器與OP AMP的同相輸入端子之間以及在第二輸入端子電容器與OP AMP的反相輸入端子之間。第一晶體管的源極端子和漏極端子中的另一個(gè)和其體端子可以與一對(duì)懸空節(jié)點(diǎn)中的第一懸空節(jié)點(diǎn)連接，并且第二晶體管的源極端子和漏極端子中的另一個(gè)和其體端子可以與一對(duì)懸空節(jié)點(diǎn)中的第二懸空節(jié)點(diǎn)連接。一對(duì)懸空節(jié)點(diǎn)中的第一懸空節(jié)點(diǎn)可以與第一反饋電容器連接，且一對(duì)懸空節(jié)點(diǎn)中的第二懸空節(jié)點(diǎn)可以與第二反饋電容器連接。
[0012]如上所述，四端子晶體管可以與差分放大器的電容器反饋端子并聯(lián)形成，并且各個(gè)四端子晶體管的源極端子和漏極端子中的一個(gè)和其體端子可以與懸空節(jié)點(diǎn)連接，而另外兩個(gè)端子可以與差分放大器的輸出端子連接，從而穩(wěn)定懸空節(jié)點(diǎn)的電壓并減少使它們穩(wěn)定的時(shí)間。此外，用于穩(wěn)定懸空節(jié)點(diǎn)的元件可以形成在半導(dǎo)體襯底上作為PMOS晶體管，從而減小形成面積。
【附圖說(shuō)明】
[0013]基于以下結(jié)合附圖的詳細(xì)說(shuō)明，將更清楚地理解本發(fā)明的上述和其他目的、特征和其他優(yōu)點(diǎn)，其中:
[0014]圖1是根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的差分放大器的示例性電路圖；
[0015]圖2是根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的差分放大器的一側(cè)的示例性放大視圖；
[0016]圖3是根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的4-端口晶體管的示例性橫截面視圖；
[0017]圖4和圖5是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的差分放大器的示例性電路圖；
[0018]圖6和圖7是示出使用圖5的差分放大器的懸空節(jié)點(diǎn)的仿真后電壓穩(wěn)定性的示例圖；以及
[0019]圖8和圖9是根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的差分放大器的電壓穩(wěn)定性的仿真結(jié)果的示例圖。
[0020]附圖標(biāo)記的說(shuō)明:
[0021]10: OP AMP
[0022]20:第一晶體管
[0023]25:第二晶體管
[0024]C1、C2、C3、C4:電容器
【具體實(shí)施方式】
[0025]應(yīng)理解，本文使用的術(shù)語(yǔ)“車(chē)輛”或“車(chē)輛的”或其他類(lèi)似術(shù)語(yǔ)包括通常的機(jī)動(dòng)車(chē)，例如，包括多功能運(yùn)動(dòng)車(chē)(SUV)、公共汽車(chē)、卡車(chē)、各種商務(wù)車(chē)的客車(chē)，包括各種船只和船舶的水運(yùn)工具，飛行器等等，并且包括混合動(dòng)力車(chē)、電動(dòng)車(chē)、插入式混合電動(dòng)車(chē)、氫動(dòng)力車(chē)和其他代用燃料車(chē)(例如，來(lái)源于石油以外的資源的燃料)。本文中提到的混合動(dòng)力車(chē)是具有兩種或更多種動(dòng)力來(lái)源的車(chē)，例如同時(shí)為汽油動(dòng)力和電動(dòng)力的車(chē)。
[0026]盡管示例性實(shí)施方式被描述為使用多個(gè)單元以執(zhí)行示例性進(jìn)程，但應(yīng)理解的是，示例性進(jìn)程還可以由一個(gè)或多個(gè)模塊執(zhí)行。另外，應(yīng)當(dāng)理解的是，術(shù)語(yǔ)“控制器/控制單元”是指包括存儲(chǔ)器和處理器的硬件設(shè)備。存儲(chǔ)器配置成對(duì)模塊進(jìn)行存儲(chǔ)，處理器具體配置成執(zhí)行該模塊以執(zhí)行將在以下進(jìn)一步描述的一個(gè)或更多進(jìn)程。
[0027]此外，本發(fā)明的控制邏輯可以具體表現(xiàn)為，在含有由處理器、控制器等執(zhí)行的可執(zhí)行程序指令的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上的非瞬時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的例子包括但不限于ROM、RAM、光盤(pán)(CD)-ROM、磁帶、軟盤(pán)、閃存驅(qū)動(dòng)器、智能卡和光數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置。計(jì)算機(jī)可讀記錄介質(zhì)也可以在連接網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中分布，從而計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可以通過(guò)例如遠(yuǎn)程信息處理服務(wù)器或控制器局域網(wǎng)絡(luò)(CAN)以分布方式進(jìn)行存儲(chǔ)并執(zhí)行。
[0028]本文使用的術(shù)語(yǔ)僅為說(shuō)明【具體實(shí)施方式】，而不是意在限制本發(fā)明。如本文所使用的，單數(shù)形式“一個(gè)、一種、該”也意在包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文中另外明確指明。還應(yīng)當(dāng)理解的是，在說(shuō)明書(shū)中使用的術(shù)語(yǔ)“包括、包含、含有”是指存在所述特征、整數(shù)、步驟、操作、元素和/或部件，但是不排除存在或添加一個(gè)或多個(gè)其他特征、整數(shù)、步驟、操作、元素、部件和/或其群組。如本文所使用的，術(shù)語(yǔ)“和/或”包括一個(gè)或多個(gè)相關(guān)所列項(xiàng)的任何和所有結(jié)合。
[0029]除非特別指出或從上下文清晰得到，本文使用的術(shù)語(yǔ)“約”應(yīng)理解為在本領(lǐng)域的正常容忍范圍內(nèi)，例如在均值的2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差內(nèi)?！凹s”可以理解為在所述值的10%、9%、8%、7%、6%、5%、4%、3%、2%、1%、0.5%,0.1% ,0.05%或0.01 % 內(nèi)。除非另外從上下文清晰得出，本文中提供的所有數(shù)值都被術(shù)語(yǔ)“約”修飾。
[0030]在下文中將參照示出本發(fā)明示例性實(shí)施方式的附圖來(lái)更加充分地說(shuō)明本發(fā)明。本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)認(rèn)識(shí)到，所描述的示例性實(shí)施方式可以多種不同方式進(jìn)行修改，而不偏離本發(fā)明的精神或范圍。在附圖中，為清楚起見(jiàn)，層、膜、板、區(qū)域等的厚度被放大。在整個(gè)說(shuō)明書(shū)中，同樣的附圖標(biāo)記指代同樣的元件。將理解的是，當(dāng)諸如層、膜、區(qū)域或襯底的元件被稱(chēng)作在另一個(gè)元件“上”時(shí)，其能夠直接在另一元件上或者也可以存在介于中間的元件。相反地，當(dāng)元件被稱(chēng)作“直接”在另一個(gè)元件“上”時(shí)，不存在介于中間的元件。
[0031]圖1是根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的差分放大器的示例性電路圖。圖1是電容器反饋全差分放大器。該電容器反饋全差分放大器可以包括運(yùn)算放大器(OP AMP) 10，第一至第四電容器C1、C2、C3和C4，以及第一晶體管20和第二晶體管25。差分放大器具有兩個(gè)輸入端子IN+和IN-、以及兩個(gè)輸出端子OUT+和OUT-。差分放大器的同相輸入端子IN+與第一電容器Cl的一端子連接，差分放大器的反相輸入端子IN-與第三電容器C3的一端子連接。OP AMP 10具有兩個(gè)輸入端子(+，-)和兩個(gè)輸出端子(+，_)。
[0032]而且，OP AMP 10的反相輸出端子(_)可以與差分放大器的反相輸出端子(0UT-)直接連接，且OP AMP 10的同相輸出端子(+)可以與差分放大器的反相輸出端子(OUT+)直接連接。OP AMP 10的同相輸入端子(+)和反相輸出端子(_)可以通過(guò)第二電容器C2連接以具有反饋結(jié)構(gòu)，并且反相輸入端子㈠和同相輸出端子⑴可以通過(guò)第四電容器C4連接以具有反饋結(jié)構(gòu)。第二電容器被稱(chēng)作第一反饋電容器，且第四電容器被稱(chēng)作第二反饋電容器。
[0033]OP AMP 10的同相輸入端子(+)可以與第一電容器Cl的另一端子(例如，第二端子)連接，反相輸入端子(-)可以與第三電容器C3的另一端子(例如，第二端子)連接。第一電容器Cl被稱(chēng)作為第一輸入端電容器，且第三電容器C3被稱(chēng)為第二輸入端電容器。第一懸空節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)在OP AMP 10的同相輸入端子(+)與第一電容器Cl的另一端子之間，并可以與第二電容器C2連接。
[0034]然而，圖1所示的示例性實(shí)施方式具有通過(guò)第一晶體管20使第一懸空節(jié)點(diǎn)不懸空的結(jié)構(gòu)。換言之，與第二電容器C2—起，第一晶體管20可以連接OP AMP 10的同相輸入端子(+)與反相輸出端子(_)。換言之，可以將第二電容器C2和第一晶體管20并聯(lián)連接。第一晶體管20可以是具有四個(gè)端子的PMOS晶體管，其中其柵極端子和源極端子可以與OPAMP 10的反相輸出端子(_)連接，且其體端子和漏極端子可以與OP AMP 10的同相輸入端子⑴連接。
[0035]然而，在一些示例性實(shí)施方式中，第一晶體管20的源極端子