專利名稱：偏移受控制的放大器及其形成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及放大器，特別涉及具有在輸入與輸出之間的偏移受控制的放大器。
背景技術(shù)：
放大器幾乎用在任何集成電路中。它們用于按反轉(zhuǎn)或非反轉(zhuǎn)方式將輸入信號(hào)幅度精確控制到預(yù)定電平。它們可以用于放大兩個(gè)輸入信號(hào)之間的差。作為另一個(gè)例子，它們可以用于微分或積分輸入信號(hào)。在其他用途中，在輸入信號(hào)相同或從輸入電壓偏移預(yù)定量時(shí)，放大器只用作緩沖器或驅(qū)動(dòng)器。
在一種用途中，放大器可以用在反相器中，用于驅(qū)動(dòng)例如冷陰極熒光燈(CCFL)的放電燈。反相器將DC(直流)信號(hào)轉(zhuǎn)換成AC(交流)信號(hào)，過濾AC信號(hào)，和將電壓轉(zhuǎn)換成CCFL所需的更高的電壓。這些反相器的例子記載在屬于Shannon等人的美國(guó)專利US-6114614中，該美國(guó)專利轉(zhuǎn)讓給了本發(fā)明的受讓人，該美國(guó)專利的全文在本發(fā)明中引作參考。而且，由Monolithic Power Systems，Inc制造的MP1011、MP1012和MP1022是用于驅(qū)動(dòng)CCFL的典型反相器。
在反相器應(yīng)用和其他用途中，要求精確控制由放大器引起的輸出與輸入之間的電壓偏移。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，提供一種偏移受控制的放大器，能夠精確控制由放大器引起的輸出與輸入之間的電壓偏移。
為實(shí)現(xiàn)如上目的，本發(fā)明提供了一種偏移受控制的放大器，包括(a)包括兩個(gè)晶體管的輸入級(jí)，所述的兩個(gè)晶體管具有不同的閾值電壓摻雜；以及(b)放大級(jí)，從所述的輸入級(jí)接收信號(hào)并提供與所述信號(hào)相關(guān)的輸出信號(hào)。
本發(fā)明偏移受控制的放大器中所述的兩個(gè)晶體管中的一個(gè)沒有閾值電壓摻雜。
本發(fā)明偏移受控制的放大器中所述的輸入級(jí)包括兩個(gè)源耦合的晶體管。
本發(fā)明偏移受控制的放大器中所述的晶體管是p-溝道MOS晶體管。
本發(fā)明偏移受控制的放大器中所述的晶體管是p-溝道MOS晶體管。
本發(fā)明還提供一種偏移受控制的放大器的形成方法，包括(a)形成放大級(jí)；(b)形成由兩個(gè)輸入晶體管構(gòu)成的輸入級(jí)；和(c)只對(duì)兩個(gè)輸入晶體管中的一個(gè)加閾值電壓摻雜。
本發(fā)明所提供的偏移受控制的放大器的形成方法還包括所述晶體管是p-溝道MOS晶體管。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的放大器除一個(gè)晶體管中用極其均勻一致閾值調(diào)節(jié)而另一個(gè)晶體管不用閾值調(diào)節(jié)之外，由于一對(duì)輸入晶體管設(shè)計(jì)成很好的匹配，因此，能很好地控制偏移，并可在集成電路的整個(gè)管芯上可以重復(fù)。而且，與正常的匹配對(duì)輸入級(jí)比較，偏移受控制的輸入級(jí)不需要任何附加的管芯面積或偏置電流。


圖1是按本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例形成的放大器的示意圖。
具體實(shí)施例方式
通過所公開的電路和處理方法允許多個(gè)放大器或比較器使微分輸入的一邊與另一邊之間有相同的電平偏移。換句話說，放大器可以使輸入信號(hào)的電平偏移預(yù)定量。當(dāng)輸入或輸出用供電端(例如，地)作參考和其他邊必需在參考電平上下驅(qū)動(dòng)時(shí)，其作用是有益的。
在現(xiàn)有技術(shù)中，用源跟隨器中一排匹配的晶體管結(jié)構(gòu)緩沖一組輸入可以簡(jiǎn)單地補(bǔ)償電平漂移。大多數(shù)的跟隨器，例如，MOS源跟隨器或雙極性發(fā)射極跟隨器，具有從輸入到輸出的預(yù)定偏移。例如，PMOS源跟隨器精確地輸出比它的輸入電壓更大的正電壓Vgs。
在例如CCFL用的反相器之類的高壓用途中用的晶體管幾何尺寸，PMOS源跟隨器的Vgs根據(jù)跟隨器的類型會(huì)偏移1.5到2v。該技術(shù)的缺點(diǎn)是，緩沖一組放大器和比較器的全部源跟隨器必須相互匹配。但是，要想使幾種器件達(dá)到良好的匹配是非常困難的，而且布圖極其復(fù)雜。一排源跟隨器的另一缺點(diǎn)是，要想使它們偏置必須增大供電電流。
通過參見以下結(jié)合附圖所做的詳細(xì)說明，將能更好地理解本發(fā)明。
圖1顯示出按本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例形成的放大器101。放大器101包括輸入晶體管103a和103b，電流源105、負(fù)載電阻器107a和107b，和放大器級(jí)109。輸入晶體管103a和103b的柵極連接到兩個(gè)輸入，Vi1和Vi2。一個(gè)實(shí)施例中，晶體管是增強(qiáng)型p-溝道MOS晶體管。輸入晶體管103a和103b物理匹配，具有相同的尺寸，除下述的細(xì)節(jié)之外幾乎完全一致。從而保證輸入電壓由于晶體管管芯組裝到封裝殼時(shí)的工藝變化和硅變形所引起的隨機(jī)偏移小于5mv。
輸入晶體管103a和103b的源連接到電流源105。在一個(gè)實(shí)施例中，電流源105可以是連接到高電壓端Vdd的負(fù)載晶體管。輸入晶體管103a和103b的漏輸入到放大級(jí)109。在一個(gè)實(shí)施例中，輸入晶體管103a和103b的漏也通過電阻器107a和107b連接到低電壓端Vss。或者，用負(fù)載晶體管代替電阻器107a和107b。
幾乎全部晶體管，包括現(xiàn)有放大器的輸入極中用的晶體管，都采用摻雜步驟來調(diào)節(jié)它的導(dǎo)通閾值電壓到大約0.7v的標(biāo)準(zhǔn)低電壓值(p-溝道晶體管中的Vtp)。按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，輸入晶體管103a和103b中的一個(gè)沒有閾值電壓摻雜。從圖1中看到，用交叉陰影線指示的晶體管103a沒有閾值電壓摻雜。
在偏移受控制的輸入級(jí)中將會(huì)出現(xiàn)，輸入晶體管103a和103b中的一個(gè)沒有電壓閾值摻雜，而另一個(gè)輸入晶體管需要閾值電壓摻雜。然后，不同對(duì)的偏移受控制的電壓等于閾值調(diào)節(jié)值(可以忽略不記～5mv的隨機(jī)變化)。因此，用閾值電壓摻雜確定放大器中受控制的偏移量，和用工藝控制放大器中受控制的偏移量。除一個(gè)晶體管中用極其均勻一致閾值調(diào)節(jié)而另一個(gè)晶體管不用閾值調(diào)節(jié)之外，由于一對(duì)輸入晶體管103a和103b設(shè)計(jì)成很好的匹配，因此，能很好地控制偏移。
放大器或比較器的偏移受控制的輸入能很好地得到控制，而且，在集成電路的整個(gè)管芯上可以重復(fù)。而且，與正常的匹配對(duì)輸入級(jí)比較，偏移受控制的輸入級(jí)不需要任何附加的管芯面積或偏置電流。
以上已顯示和說明了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，發(fā)現(xiàn)本發(fā)明在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的前提下還會(huì)有各種變化。例如，本發(fā)明的偏移受控制的放大器也可以用作比較器。
權(quán)利要求
1.偏移受控制的放大器，包括(a)包括兩個(gè)晶體管的輸入級(jí)，所述的兩個(gè)晶體管具有不同的閾值電壓摻雜；和(b)放大級(jí)，從所述的輸入級(jí)接收信號(hào)并提供與所述信號(hào)相關(guān)的輸出信號(hào)。
2.按照權(quán)利要求1的放大器，其特征是，所述的兩個(gè)晶體管中的一個(gè)沒有閾值電壓摻雜。
3.按照權(quán)利要求2的放大器，其特征是，所述的輸入級(jí)包括兩個(gè)源耦合的晶體管。
4.按照權(quán)利要求1的放大器，其特征是，所述的晶體管是p-溝道MOS晶體管。
5.按照權(quán)利要求2的放大器，其特征是，所述晶體管是p-溝道MOS晶體管。
6.偏移受控制的放大器的形成方法，包括(a)形成放大級(jí)；(b)形成由兩個(gè)輸入晶體管構(gòu)成的輸入級(jí)；和(c)只對(duì)兩個(gè)輸入晶體管中的一個(gè)加閾值電壓摻雜。
7.按照權(quán)利要求6的方法，其特征是，所述晶體管是p-溝道MOS晶體管。
全文摘要
本發(fā)明提供一種偏移受控制的放大器及其形成方法，具體涉及具有在輸入與輸出之間的偏移受控制的放大器領(lǐng)域。目的是精確控制由放大器引起的輸出與輸入之間的電壓偏移。該偏移受控制的放大器包括有兩個(gè)晶體管的輸入級(jí)。兩個(gè)晶體管有不同的閾值電壓摻雜。放大器還包括放大級(jí)，從輸入級(jí)接收信號(hào)和提供與所述信號(hào)相關(guān)的輸出信號(hào)。其形成方法包括(a)形成放大級(jí)；(b)形成由兩個(gè)輸入晶體管構(gòu)成的輸入級(jí)；以及(c)只對(duì)兩個(gè)輸入晶體管中的一個(gè)加閾值電壓摻雜。本發(fā)明提供的放大器能夠很好地控制電壓偏移，并在集成電路的整個(gè)管芯上可以重復(fù)。而且，與正常的匹配對(duì)輸入級(jí)比較，偏移受控制的輸入級(jí)不需要任何附加的管芯面積或偏置電流。
文檔編號(hào)H03F3/45GK1645743SQ20041007913
公開日2005年7月27日 申請(qǐng)日期2004年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月5日
發(fā)明者詹姆士·科普蘭·莫耶 申請(qǐng)人:美國(guó)芯源系統(tǒng)股份有限公司