一种差分信号转单端信号电路

摘要

本发明公开了一种差分信号转单端信号电路，所述差分信号转单端信号电路包括：第一放大级、第二放大级和反馈电阻；所述第一放大级接收输入差分信号，输出一路电压信号与一路电流信号；所述第二放大级的同相输入端与所述第一放大级的输出电压信号相连，所述第二放大级的反相输入端与所述第一放大级的输出电流信号相连；所述反馈电阻连接所述第二放大级的反相输入端与输出端，将所述第一放大级的输出电流信号转换为电压信号，并作为最终单端信号输出。

权利要求

1.一种差分信号转单端信号电路，其特征在于，所述差分信号转单端信号电路包括：第一放大级、第二放大级和反馈电阻；

所述第一放大级接收输入差分信号，输出一路电压信号与一路电流信号；

所述第二放大级的同相输入端与所述第一放大级的输出电压信号相连，所述第二放大级的反相输入端与所述第一放大级的输出电流信号相连；

所述反馈电阻连接所述第二放大级的反相输入端与输出端，将所述第一放大级的输出电流信号转换为电压信号，并作为最终单端信号输出；

所述第一放大级包括两个电流源、电阻源极负反馈差分输入跨导级、电阻负载和电流源负载；

所述两个电流源分别为所述第一放大级差分两侧支路提供偏置电流；

所述电阻源极负反馈差分输入跨导级将输入差分电压信号转换为差分电流；所述电阻源极负反馈差分输入跨导级输出的一侧与所述电阻负载相连，将该侧电流信号转为电压信号；所述电阻源极负反馈差分输入跨导级输出的另一侧与所述电流源负载相连；

所述电流源负载为所述电阻源极负反馈差分输入跨导级输出的另一侧电流信号提供高的输出阻抗，使得所述第一放大级的另一侧输出电流信号。

2.根据权利要求1所述的差分信号转单端信号电路，其特征在于，第一晶体管与第二晶体管构成所述两个电流源，分别为所述第一放大级差分两侧支路提供偏置电流；第三晶体管的栅极与第四晶体管的栅极接收输入差分信号；第三晶体管的源极与第一晶体管的漏极相连，第四晶体管的源极与第二晶体管的漏极相连；源极负反馈电阻跨接在第三晶体管的源极与第四晶体管的源极之间；第三晶体管、第四晶体管、源极负反馈电阻构成所述电阻源极负反馈差分输入跨导级；第三晶体管的漏极与所述电阻负载相连，将第三晶体管输出的电流信号转换为电压信号；第四晶体管的漏极与所述电流源负载相连，所述电流源负载为第四晶体管输出的电流信号提供高阻，连接点为所述第一放大级的电流信号输出点。

3.根据权利要求1所述的差分信号转单端信号电路，其特征在于，所述第二放大级为差分输入单端输出放大器。

4.根据权利要求3所述的差分信号转单端信号电路，其特征在于，所述第二放大级为折叠共源共栅放大器。

说明书

一种差分信号转单端信号电路

技术领域

[0001] 本发明涉及电子电路技术领域，尤其涉及一种差分信号转单端信号电路。

背景技术

[0002] 在电子电路中，通常采用差分信号电路设计，来提高电路抗共模干扰或噪声能力，提高输出信号摆幅，改善偶次失真。大多数情况下，需要将经过电路处理后的差分信号转为单端信号，进行其他处理，或方便测量，这就需要差分信号转单端信号电路。差分信号转单端信号电路应该具有高输入阻抗，避免对核心电路形成负载效应。同时应该具有好的线性度。在一些要求低功耗应用领域，还应该尽量消耗少的电流。

发明内容

[0003] 本发明提供一种差分信号转单端信号电路，用于将输入差分信号转换为单端输出信号。

[0004] 所述差分信号转单端信号电路包括：第一放大级、第二放大级和反馈电阻；

[0005] 所述第一放大级接收输入差分信号，输出一路电压信号与一路电流信号；

[0006] 所述第二放大级的同相输入端与所述第一放大级的输出电压信号相连，所述第二放大级的反相输入端与所述第一放大级的输出电流信号相连；

[0007] 所述反馈电阻连接所述第二放大级的反相输入端与输出端，将所述第一放大级的输出电流信号转换为电压信号，并作为最终单端信号输出。

[0008] 进一步地，所述第一放大级包括两个电流源、电阻源极负反馈差分输入跨导级、电阻负载和电流源负载；

[0009] 所述两个电流源分别为所述第一放大级差分两侧支路提供偏置电流；

[0010] 所述电阻源极负反馈差分输入跨导级将输入差分电压信号转换为差分电流；所述电阻源极负反馈差分输入跨导级输出的一侧与所述电阻负载相连，将该侧电流信号转为电压信号；所述电阻源极负反馈差分输入跨导级输出的另一侧与所述电流源负载相连；

[0011] 所述电流源负载为所述电阻源极负反馈差分输入跨导级输出的另一侧电流信号提供高的输出阻抗，使得所述第一放大级的另一侧输出电流信号。

[0012] 进一步地，第一晶体管与第二晶体管构成所述两个电流源，分别为所述第一放大级差分两侧支路提供偏置电流；第三晶体管的栅极与第四晶体管的栅极接收输入差分信号；第三晶体管的源极与第一晶体管的漏极相连，第四晶体管的源极与第二晶体管的漏极相连；源极负反馈电阻跨接在第三晶体管的源极与第四晶体管的源极之间；第三晶体管、第四晶体管、源极负反馈电阻构成所述电阻源极负反馈差分输入跨导级；第三晶体管的漏极与所述电阻负载相连，将第三晶体管输出的电流信号转换为电压信号；第四晶体管的漏极与所述电流源负载相连，所述电流源负载为第四晶体管输出的电流信号提供高阻，连接点为所述第一放大级的电流信号输出点。

[0013] 可选地，所述第二放大级为差分输入单端输出放大器。

[0014] 可选地，所述第二放大级为折叠共源共栅放大器。

[0015] 本发明提供的差分信号转单端信号电路，该电路结构具有结构简单、低功耗、高线性度的好处，特别适用于低功耗电路系统中。

附图说明

[0016] 为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

[0017] 图1为本发明实施例提供的差分信号转单端信号电路结构框图；

[0018] 图2为图1中第一放大级的电路原理示意图；

[0019] 图3为图1中第二放大级的电路原理示意图；

[0020] 图4为图1中差分信号转单端信号电路的差分输入信号与单端输出信号的瞬态仿真图；

[0021] 图5为图1中差分信号转单端信号电路的增益幅频曲线仿真图。

具体实施方式

[0022] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

[0023] 本发明实施例提供一种差分信号转单端信号电路，用于将输入差分信号转换为单端输出信号。

[0024] 如图1所示，所述差分信号转单端信号电路包括：第一放大级、第二放大级和反馈电阻Rf；

[0025] 所述第一放大级接收输入差分信号VIN+与VIN-，输出一路电压信号VO1+与一路电流信号VO1-；

[0026] 所述第二放大级的同相输入端VI2+与所述第一放大级的输出电压信号VO1+相连，所述第二放大级的反相输入端VI2-与所述第一放大级的输出电流信号VO1-相连；

[0027] 所述反馈电阻Rf连接所述第二放大级的反相输入端VI2-与输出端VO，将第一放大级输出电流信号VO1-转换为电压信号Vout，并作为最终单端信号输出。

[0028] 所述第一放大级包括两个电流源、电阻源极负反馈差分输入跨导级、电阻负载和电流源负载；所述两个电流源分别为第一放大级差分两侧支路提供偏置电流；所述电阻源极负反馈差分输入跨导级将输入差分电压信号转换为差分电流；电阻源极负反馈提高输入跨导级的线性度；所述电阻源极负反馈差分输入跨导级输出的一侧与所述电阻负载相连，将该侧电流信号转为电压信号；所述电阻源极负反馈差分输入跨导级输出的另一侧与所述电流源负载相连；所述电流源负载为所述电阻源极负反馈差分输入跨导级输出的另一侧电流信号提供高的输出阻抗，使得第一放大级的另一侧输出电流信号。

[0029] 如图2所示，第一晶体管M1与第二晶体管M2构成两个电流源，分别为所述第一放大级差分两侧支路提供偏置电流；第三晶体管M3的栅极与第四晶体管M4的栅极接收输入差分信号；第三晶体管M3的源极与第一晶体管M1的漏极相连，第四晶体管M4的源极与第二晶体管M2的漏极相连；源极负反馈电阻Rs跨接在第三晶体管M3的源极与第四晶体管M4的源极之间；第三晶体管M3、第四晶体管M4、源极负反馈电阻Rs构成电阻源极负反馈差分输入跨导级；第三晶体管M3的漏极与电阻负载Rd相连，将第三晶体管M3输出的电流信号转换为电压信号VO1+；第四晶体管M4的漏极与电流源负载M5相连，电流源负载M5为第四晶体管M4输出的电流信号提供高阻，连接点为所述第一放大级的电流信号输出点VO1-；

[0030] 如图3所示，所述第二放大级为差分输入单端输出放大器。

[0031] 可选地，所述第二放大级为折叠共源共栅放大器，能够实现差分放大，单端输出，提供足够的直流增益与增益带宽积。

[0032] 图1中差分信号转单端信号电路的低频增益为：

[0033]

[0034] 其中，gm3,4为第三晶体管M3与第四晶体管M4的跨导。通过设置第三晶体管M3与第四晶体管M4的跨导gm3,4、反馈电阻Rf、源极负反馈电阻Rs、电阻负载Rd的大小来设定图1中差分信号转单端信号电路的低频增益的大小。

[0035] 图4为图1中差分信号转单端信号电路在一定电路参数下的差分输入信号与单端输出信号的瞬态仿真图，其中，M1表示输入差分信号单边电压幅值，图M0表示输出单端信号电压幅值。由图4可以看出，图1中的电路实现了差分信号到单端信号的转换，并且具有两倍的增益。

[0036] 图5为图1中差分信号转单端信号电路在同样电路参数下的增益幅频曲线仿真图，其中，M0表示图1中的电路的低频增益。由图5可以看出，图1中的电路具有6dB或两倍的低频增益。

[0037] 本发明实施例提供的差分信号转单端信号电路，该电路结构具有结构简单、低功耗、高线性度的好处，特别适用于低功耗电路系统中。

[0038] 需要说明的是，用于说明本发明实施例的附图中的晶体管，在不改变拓扑结构下，将N型晶体管替换为P型晶体管，将P型晶体管替换为N型晶体管，电源替换为地，地替换为电源，同样可以实现本发明所描述的差分信号转单端信号的功能。

[0039] 以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。