全差分跨导可调放大器与Gm-C低通滤波器的制作方法

全差分跨导可调放大器与gm-c低通滤波器
技术领域
1.本实用新型涉及滤波器领域，尤其涉及一种全差分跨导可调放大器与gm-c低通滤波器。


背景技术：

2.在对于gm-c滤波器的设计中，跨导放大器(ota)作为gm-c滤波器中唯一的有源模块，它的性能好坏直接影响滤波器的性能；在gm-c滤波器中应用的ota主要关注他的线性度和调谐能力。ota的线性度决定了滤波器的动态范围，同时跨导值在调节过程中线性度往往也会变差。
3.现有技术中，首先，针对电压-电流转换采用的方案为：放大器的虚拟接地，然后电阻电流直接传输到积分电容器；由于上述电流是一个负反馈结果，受闭环工作运放的带宽限制，工作频率较低，功耗较高。
4.其次，现有技术中，针对跨导放大器线性度的改善主要基于四种基本结构：1、采用基于负反馈的源退化电阻的技术，2、采用输入晶体管交叉锅合技术，3、采用工作在线性区的差分对技术，4、采用浮栅晶体管技术；以上方案的的跨导值均由晶体管的尺寸决定，受沟道调制效应的影响，在实现精确的比例跨导值时存在严重缺陷。


技术实现要素：

5.本实用新型提供一种全差分跨导可调放大器与gm-c低通滤波器，以解决跨导放大器功耗高以及跨导值受限的问题。
6.根据本实用新型的第一方面，提供了一种全差分跨导可调放大器，包括：第一电流输送器、第二电流输送器、电压调节单元以及无源电阻单元；
7.其中，所述第一电流输送器包括第一输入电压端，用于输入第一输入电压信号；所述第一电流输送器的第一输出电压端连接所述无源电阻单元的第一端，所述第一电流输送器的第一输入电流端连接所述电压调节单元的第一端，所述第一电流输送器包括第一输出电流端，用于输出第一输出电流信号；所述第二电流输送器包括第二输入电压端，用于输入第二输入电压信号，所述第二电流输送器的第二输出电压端连接所述无源电阻单元的第二端，所述第二电流输送器的第二输入电流端连接所述电压调节单元的第二端，所述第二电流输送器包括第二输出电流端，用于输出第二输出电流信号，所述电压调节单元的控制端连接一参考电压输入端，用于输入参考电压信号，以调节所述电压调节单元的导通阻抗；
8.所述第一电流输送器以及所述第二电流输送器用于：分别将所述第一输入电压信号以及所述第二输入电压信号传输至所述无源电阻单元的两端，以利用所述无源电阻单元产生第一电流；利用所述第一电流分别生成第一输入电流信号以及第二输入电流信号，并根据所述第一输入电流信号以及所述第二输入电流信号输出所述第一输出电流信号以及所述第二输出电流信号；
9.所述电压调节单元用于：通过调整所述导通阻抗，以调整所述第一输入电流端以
及所述第二输入电流端之间的电压偏差，从而调整所述第一输出电流信号与所述第二输出电流信号的偏差。
10.可选的，所述第一电流输送器包括：第一电压跟随器以及第一电流跟随器；其中，所述第一电压跟随器的第一输出电压端连接所述无源电阻单元的第一端，所述第一电压跟随器的第二输出电压端连接所述第一电流输送器的输入端以及所述电压调节单元的第一端；
11.所述第一电压跟随器用于：使得所述第一输入电压信号与所述第一电压跟随器的第一输出电压端的输出电压相同；
12.所述第一电流跟随器用于：输出电流信号，并提高输出端阻抗以增大输出端电压摆幅。
13.可选的，所述第二电流输送器包括：第二电压跟随器以及第二电流跟随器；其中，所述第二电压跟随器的第一输出电压端连接所述无源电阻单元的第二端，所述第二电压跟随器的第二输出电压端连接所述第二电流输送器的输入端以及所述电压调节单元的第二端；
14.所述第二电压跟随器用于：使得所述第二输入电压信号与所述第二电压跟随器的第一输出电压端的输出电压相同；
15.所述第二电流跟随器用于：输出电流信号，并提高输出端阻抗以增大输出端电压摆幅。
16.可选的，所述第一电压跟随器包括：第一pmos管、第二pmos管、第三pmos管、第一nmos管、第二nmos管、第三nmos管以及第四nmos管；
17.其中，所述第一pmos管的栅极连接所述第一输入电压端，所述第一pmos管的漏极连接所述第一nmos管的漏极以及所述第四nmos管的栅极，所述第一nmos管的栅极连接所述第一电流跟随器的第一端，所述第一nmos管的源极连接所述第二nmos管的漏极，所述第二nmos管的栅极连接所述第三nmos管的栅极，所述第二nmos管的源极连接所述第三nmos管的源极以及接地，所述第三nmos管的漏极连接所述第四nmos管的源极，所述第四nmos管的漏极连接所述第一pmos管的漏极以及所述第二pmos管的漏极，所述第二pmos管的栅极连接第五偏置电压端，并与所述第二电压跟随器的第一端相连，所述第二pmos管的源极连接所述第三pmos管的漏极，所述第三pmos管的栅极连接第四偏置电压端，并与所述第二电压跟随器的第二端相连，所述第三pmos管的源极连接所述第一电流跟随器的第二端以及所述第二电压跟随器的第三端。
18.可选的，所述第一电流跟随器包括：第四pmos管、第五pmos管、第六pmos管、第七pmos管、第五nmos管、第六nmos管以及第七nmos管；
19.其中，所述第四pmos管的源极连接所述第六pmos管的源极，所述第四pmos管的栅极连接所述第六pmos管的栅极以及所述第五pmos管的漏极，所述第四pmos管的漏极连接所述第五pmos管的源极，所述第五pmos管的栅极连接第一偏置电压端以及所述的第七pmos管的栅极，所述第五pmos管的漏极连接所述第六nmos管的漏极，所述第六pmos管的漏极连接所述第七pmos管的源极，所述第七pmos管的漏极连接所述第一输出电流端以及所述第五nmos管的漏极，所述第五nmos管的栅极连接第二偏置电压端以及所述第六nmos管的栅极，所述第五nmos管的源极连接所述第七nmos管的漏极，所述第七nmos管的栅极连接所述第二
nmos管的栅极以及第三偏置电压端，所述第七nmos管的源极连接所述第二nmos管的源极以及接地，所述第六nmos管的源极连接所述第一nmos管的源极。
20.可选的，所述第二电压跟随器包括：第八pmos管、第九pmos管、第十pmos管、第八nmos管、第九nmos管、第十nmos管以及第十一nmos管；
21.其中，所述第八pmos管的栅极连接所述第二输入电压端，所述第六pmos管的漏极连接所述第八nmos管的漏极以及所述第十nmos管的栅极，所述第七nmos管的栅极连接所述第二电流跟随器的第一端，所述第八nmos管的源极连接所述第九nmos管的漏极，所述第九nmos管的栅极连接所述第十nmos管的栅极，所述第九nmos管的源极连接所述第十nmos管的源极以及接地，所述第十nmos管的漏极连接所述第十一nmos管的源极，所述第十一nmos管的漏极连接所述第八pmos管的源极以及所述第九pmos管的漏极，所述第九pmos管的栅极连接所述第一电压跟随器的第一端，所述第九pmos管的源极连接所述第十pmos管的漏极，所述第十pmos管的栅极连接所述第一电压跟随器的第二端，所述第十pmos管的源极连接所述第一电流跟随器的第二端以及所述第三pmos管的源极。
22.可选的，所述第二电流跟随器包括：第十一pmos管、第十二pmos管、第十三pmos管、第十四pmos管、第十二nmos管、第十三nmos管以及第十四nmos管；
23.其中，所述第十一pmos管的源极连接所述第十三pmos管的源极，所述第十一pmos管的栅极连接所述第十三pmos管的栅极以及所述第十二pmos管的漏极，所述第十一pmos管的漏极连接所述第十二pmos管的源极，所述第十二pmos管的栅极连接所述第一偏置电压端以及所述的第十四pmos管的栅极，所述第十二pmos管的漏极连接所述第十三nmos管的漏极，所述第十三pmos管的漏极连接所述第十四pmos管的源极，所述第十四pmos管的漏极连接所述第二输出电流端以及所述第十二nmos管的漏极，所述第十二nmos管的栅极连接所述第二偏置电压端以及所述第十三nmos管的栅极，所述第十二nmos管的源极连接所述第十四nmos管的漏极，所述第十四nmos管的栅极连接所述第二nmos管的栅极以及所述第三偏置电压端，所述第十四nmos管的源极连接所述第九nmos管的源极以及接地，所述第十三nmos管的源极连接所述第八nmos管的源极。
24.可选的，所述电压调节单元包括：第十五nmos管；其中，所述第十五nmos管的漏极连接所述第十一nmos管的源极，所述第十nmos管的漏极以及所述第十三nmos管的源极，所述第十五nmos管的源极连接所述第四nmos管的源极，所述第三nmos管的漏极以及所述第六nmos管的源极，所述第十三nmos管的栅极连接所述参考电压输入端，以调节所述第十三nmos管的导通阻抗；
25.所述第十五nmos管被配置为：通过调节所述第十五nmos管导通阻抗，进而调整所述第十五nmos管的源极以及漏极的电压偏差。
26.可选的，所述第十五nmos管还被配置为：当所述第十五nmos管的源极以及漏极的电压偏差减小时，所述第一输出电流信号与所述第二输出电流信号的偏差也减小以及所述第一输出电流端以及所述第二输出电流端的摆幅一致。
27.可选的，所述无源电阻单元包括：第一无源电阻、第二无源电阻；
28.其中，所述第一无源电阻的第一端连接所述第一电压跟随器，所述第一无源电阻的第二端连接所述第二无源电阻的第一端，所述第二无源电阻的第二端连接所述第二电压跟随器。
29.可选的，所述电压调节单元包括nmos管或pmos管。
30.根据本实用新型的第二方面，提供了一种gm-c低通滤波器，包括第一方面及其可选的所述的全差分跨导可调放大器。
31.本实用新型提供的全差分跨导可调放大器，通过对电压调节单元上导通阻抗的调节，使得所述电流输送器的输入电流端之间的偏差减小，以实现所述第一输出电流信号与所述第二输出电流信号的偏差减小，提升低通滤波器的线性度。
32.此外，所述电压调节单元两端的电压偏差减小，进而实现了所述第一输出电流端以及所述第二输出电流端的摆幅一致，避免输出波形的失真，一输出理想的波形。
33.且在优选的实施方式中，通过所述电压跟随器与电流跟随器将输入电压转换成输出电流，不受闭环工作运放的带宽限制，功耗较低。
附图说明
34.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
35.图1是本实用新型现有技术中单端拓扑结构低通滤波器的结构示意图；
36.图2是本实用新型现有技术中跨导电路的结构示意图一；
37.图3是本实用新型现有技术中跨导电路的结构示意图二；
38.图4是本实用新型现有技术中跨导电路的结构示意图三；
39.图5是本实用新型现有技术中跨导电路的结构示意图四；
40.图6是本实用新型一实施例中所述全差分跨导可调电路的结构示意图一；
41.图7是本实用新型一实施例中所述全差分跨导可调电路的结构示意图二；
42.图8是本实用新型一实施例中所述全差分跨导可调电路的结构示意图三；
43.图9是本实用新型一实施例中所述全差分跨导可调电路的结构示意图四；
44.图10是本实用新型一实施例中所述电压跟随器的结构示意图。
45.附图标记说明：
46.1-第一电流输送器；
47.101-第一电压跟随器；
48.pm1-第一pmos管；
49.pm2-第二pmos管；
50.pm3-第三pmos管；
51.nm1-第一nmos管；
52.nm2-第二nmos管；
53.nm3-第三nmos管；
54.nm4-第四nmos管；
55.102-第一电流跟随器；
56.pm4-第四pmos管；
57.pm5-第五pmos管；
58.pm6-第六pmos管；
59.pm7-第七pmos管；
60.nm5-第五nmos管；
61.nm6-第六nmos管；
62.nm7-第七nmos管；
63.2-第二电流输送器；
64.201-第二电压跟随器；
65.pm8-第八pmos管；
66.pm9-第九pmos管；
67.pm10-第十pmos管；
68.nm8-第八nmos管；
69.nm9-第九nmos管；
70.nm10-第十nmos管；
71.nm11-第十一nmos管；
72.202-第二电流跟随器；
73.pm11-第十一pmos管；
74.pm12-第十二pmos管；
75.pm13-第十三pmos管；
76.pm14-第十四pmos管；
77.nm12-第十二nmos管；
78.nm13-第十三nmos管；
79.nm14-第十四nmos管；
80.3-无源电阻单元；
81.r1-第一无源电阻；
82.r2-第二无源电阻；
83.4-电压调节单元；
84.nm13-第十三nmos管。
具体实施方式
85.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
86.本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或
对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
87.下面以具体地实施例对本实用新型的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。
88.在提出本技术前，申请人对全差分跨导可调放大器进行了充分的研究，并基于研究提出了图1所示的单端拓扑结构低通滤波器，以及图2-图5所示的跨导电路；对于图1所示的单端拓扑结构低通滤波器，包括：电阻、电容以及放大器；所述电阻的第一端连接一输入电压端，所述电阻的第二端连接所述电容的第一端以及所述放大器的反相输入端，所述放大器的同相输入端接地，所述放大器的输出端连接所述电容的第二端以及一电压输出端。
89.以上方案中，所述放大器的虚拟接地且允许一个高度线性的电压-电流转换，通过电阻将电流直接传输到积分电容器；以上电流为负反馈结果，受闭环工作运放的带宽限制，工作频率较低，功耗较高。
90.对于所述图2-图5所示的跨导电路，具体的，图2所示的跨导电路采用基于负反馈的源退化电阻的技术，图3所示的跨导电路采用输入晶体管交叉锅合技术，图4所示的跨导电路采用工作在线性区的差分对技术，图5所示的跨导电路采用浮栅晶体管技术。
91.以上方案的跨导电路的跨导值均由晶体管的尺寸决定，受沟道调制效应的影响，在实现精确的比例跨导值时存在严重缺陷。
92.有鉴于此，本实用新型提出了一种新的全差分跨导可调放大器，采用电流输送器、电压调节单元以及无源电阻单元，即能实现电压到电流的高度线性的转换，且避免了跨导值由晶体管的尺寸决定。
93.关于本实用新型的方案，具体说明如下：
94.请参考图6，本实用新型提供了一种全差分跨导可调放大器，包括：第一电流输送器1、第二电流输送器2、电压调节单元4以及无源电阻单元3；
95.其中，所述第一电流输送器1包括第一输入电压端，用于输入第一输入电压信号；所述第一电流输送器1的第一输出电压端连接所述无源电阻单元3的第一端，所述第一电流输送器1的第一输入电流端连接所述电压调节单元4的第一端，所述第一电流输送器1包括第一输出电流端，用于输出第一输出电流信号；所述第二电流输送器2包括第二输入电压端，用于输入第二输入电压信号，所述第二电流输送器2的第二输出电压端连接所述无源电阻单元3的第二端，所述第二电流输送器2的第二输入电流端连接所述电压调节单元4的第二端，所述第二电流输送器2包括第二输出电流端，用于输出第二输出电流信号，所述电压调节单元4的控制端连接一参考电压输入端，用于输入参考电压信号，以调节所述电压调节单元4的导通阻抗；
96.所述第一电流输送器1以及所述第二电流输送器2用于：分别将所述第一输入电压信号以及所述第二输入电压信号传输至所述无源电阻单元3的两端，以利用所述无源电阻单元3产生第一电流；利用所述第一电流分别生成第一输入电流信号以及第二输入电流信号，并根据所述第一输入电流信号以及所述第二输入电流信号输出所述第一输出电流信号以及所述第二输出电流信号；
97.所述电压调节单元4用于：通过调整所述导通阻抗，以调整所述第一输入电流端以及所述第二输入电流端之间的电压偏差，从而调整所述第一输出电流信号与所述第二输出电流信号的偏差。
98.以上方案中，本实用新型提供的全差分跨导可调放大器，通过对电压调节单元上导通阻抗的调节，使得所述电流输送器的输入电流端之间的偏差减小，以实现所述第一输出电流信号与所述第二输出电流信号的偏差减小，提升所述低通滤波器的线性度。
99.此外，所述电压调节单元两端的电压偏差减小，进而实现了所述第一输出电流端以及所述第二输出电流端的摆幅一致，避免输出波形的失真，一输出理想的波形。
100.关于所述第一电流输送器，一种优选的实施例中，请参考图7，所述第一电流输送器包括：第一电压跟随器101以及第一电流跟随器102；其中，所述第一电压跟随器101的第一输出电压端连接所述无源电阻单元的第一端，所述第一电压跟随器101的第二输出电压端连接所述第一电流输送器的输入端以及所述电压调节单元的第一端；
101.所述第一电压跟随器101用于：使得所述第一输入电压信号与所述第一电压跟随器101的第一输出电压端的输出电压相同；
102.所述第一电流跟随器102用于：输出电流信号，并提高输出端阻抗以增大输出端电压摆幅。
103.关于所述第二电流输送器，一种优选的实施例中，请继续参考图7，所述第二电流输送器包括：第二电压跟随器201以及第二电流跟随器202；其中，所述第二电压跟随器201的第一输出电压端连接所述无源电阻单元的第二端，所述第二电压跟随器201的第二输出电压端连接所述第二电流输送器的输入端以及所述电压调节单元的第二端；
104.所述第二电压跟随器201用于：使得所述第二输入电压信号与所述第二电压跟随器201的第一输出电压端的输出电压相同；
105.所述第二电流跟随器202用于：输出电流信号，并提高输出端阻抗以增大输出端电压摆幅。
106.关于所述第一电压跟随器，一种优选的实施例中，请参考图8以及图9，所述第一电压跟随器包括：第一pmos管pm1、第二pmos管pm2、第三pmos管pm3、第一nmos管nm1、第二nmos管nm2、第三nmos管nm3以及第四nmos管nm4；
107.其中，所述第一pmos管pm1的栅极连接所述第一输入电压端，所述第一pmos管pm1的漏极连接所述第一nmos管nm1的漏极以及所述第四nmos管nm4的栅极，所述第一nmos管nm1的栅极连接所述第一电流跟随器的第一端，所述第一nmos管nm1的源极连接所述第二nmos管nm2的漏极，所述第二nmos管nm2的栅极连接所述第三nmos管nm3的栅极，所述第二nmos管nm2的源极连接所述第三nmos管nm3的源极以及接地，所述第三nmos管nm3的漏极连接所述第四nmos管nm4的源极，所述第四nmos管nm4的漏极连接所述第一pmos管pm1的漏极以及所述第二pmos管pm2的漏极，所述第二pmos管pm2的栅极连接第五偏置电压端，并与所述第二电压跟随器的第一端相连，所述第二pmos管pm2的源极连接所述第三pmos管pm3的漏极，所述第三pmos管pm3的栅极连接第四偏置电压端，并与所述第二电压跟随器的第二端相连，所述第三pmos管pm3的源极连接所述第一电流跟随器的第二端以及所述第二电压跟随器的第三端。
108.具体的实施例中，所述第一pmos管pm1为单晶体放大器，所述第一nmos管nm1与所述第二nmos管nm2为所述第一pmos管pm1提供偏置电流，所述第三nmos管nm3为所述第四nmos管nm4提供偏置电流，所述第二pmos管pm2与所述第三pmos管pm3为所述第一电压跟随器提供偏置电流。
109.关于所述第二电压跟随器，一种优选的实施例中，请继续参考图8以及图9，所述第二电压跟随器包括：第八pmos管pm8、第九pmos管pm9、第十pmos管pm10、第八nmos管nm8、第九nmos管nm9、第十nmos管nm10以及第十一nmos管nm11；
110.其中，所述第八pmos管pm8的栅极连接所述第二输入电压端，所述第六pmos管pm6的漏极连接所述第八nmos管nm8的漏极以及所述第十nmos管的栅极，所述第七nmos管nm7的栅极连接所述第二电流跟随器的第一端，所述第八nmos管nm8的源极连接所述第九nmos管nm9的漏极，所述第九nmos管nm9的栅极连接所述第十nmos管nm10的栅极，所述第九nmos管nm9的源极连接所述第十nmos管nm10的源极以及接地，所述第十nmos管nm10的漏极连接所述第十一nmos管nm11的源极，所述第十一nmos管nm11的漏极连接所述第八pmos管pm8的源极以及所述第九pmos管pm9的漏极，所述第九pmos管pm9的栅极连接所述第一电压跟随器的第一端，所述第九pmos管pm9的源极连接所述第十pmos管pm10的漏极，所述第十pmos管pm10的栅极连接所述第一电压跟随器的第二端，所述第十pmos管pm10的源极连接所述第一电流跟随器的第二端以及所述第三pmos管pm3的源极。
111.具体的实施例中，所述第八pmos管pm8为单晶体放大器，所述第八nmos管nm8与所述第九nmos管nm9为所述第八pmos管pm8提供偏置电流，所述第十nmos管nm10为所述第十一nmos管nm11提供偏置电流，所述第九pmos管pm9与所述第十pmos管pm10为所述第二电压跟随器提供偏置电流。
112.其他的实施例中，所述第一电压跟随器以及所述第二电压跟随器均与所述无源电阻单元构成了电压电流转换器，用于将输入的电压信号转换成电流信号，具体的，将所述第一输入电压信号以及所述第二输入电压信号分别通过所述第一电压跟随器以及所述第二电压跟随器输送至所述无源电阻单元的两端(即c、d点)，产生了电阻电流(即第一电流)，当c、d两点之间存在压差时(假定c点电压高于d点)，则流经电阻的所述第一电流为ir＝v
id
/2r，其中v
id
为c、d两点之间压差，2r为所述无源电阻单元的阻值。
113.一种优选的实施例中，请参考图10，图10为所述电压跟随器的基本电路，包括：第一mos管、第二mos管、第一电流源、第二电流源以及第三电流源；所述第二mos管的控制端连接一电压输入端，所述第二mos管的第一端连接所述第三电流源以及所述第一mos管的第一端，所述第二mos管的第二端连接所述第二电流源以及所述第一mos管的控制端，所述第一mos管的第二端连接所述第一电流源；具体的，所述第二mos管为单晶体放大器，所述第一mos管用于减小所述电压跟随器的输出阻抗。
114.关于所述第一电流跟随器，一种优选的实施例中，请继续参考图8以及图9，所述第一电流跟随器包括：第四pmos管pm4、第五pmos管pm5、第六pmos管pm6、第七pmos管pm7、第五nmos管nm5、第六nmos管nm6以及第七nmos管nm7；
115.其中，所述第四pmos管pm4的源极连接所述第六pmos管pm6的源极，所述第四pmos管pm4的栅极连接所述第六pmos管pm6的栅极以及所述第五pmos管pm5的漏极，所述第四pmos管pm4的漏极连接所述第五pmos管pm5的源极，所述第五pmos管pm5的栅极连接第一偏置电压端以及所述的第七pmos管pm7的栅极，所述第五pmos管pm5的漏极连接所述第六nmos管nm6的漏极，所述第六pmos管pm6的漏极连接所述第七pmos管pm7的源极，所述第七pmos管pm7的漏极连接所述第一输出电流端以及所述第五nmos管nm5的漏极，所述第五nmos管nm5的栅极连接第二偏置电压端以及所述第六nmos管nm6的栅极，所述第五nmos管nm5的源极连
接所述第七nmos管nm7的漏极，所述第七nmos管nm7的栅极连接所述第二nmos管的栅极以及第三偏置电压端，所述第七nmos管nm7的源极连接所述第二nmos管nm2的源极以及接地，所述第六nmos管nm6的源极连接所述第一nmos管nm1的源极。
116.关于所述第二电流跟随器，一种优选的实施例中，请继续参考图8以及图9，所述第二电流跟随器包括第十一pmos管pm11、第十二pmos管pm12、第十三pmos管pm13、第十四pmos管pm14、第十二nmos管nm12、第十三nmos管nm13以及第十四nmos管nm14；
117.其中，所述第十一pmos管pm11的源极连接所述第十三pmos管pm13的源极，所述第十一pmos管pm11的栅极连接所述第十三pmos管pm13的栅极以及所述第十二pmos管pm12的漏极，所述第十一pmos管pm11的漏极连接所述第十二pmos管pm12的源极，所述第十二pmos管pm12的栅极连接所述第一偏置电压端以及所述的第十四pmos管pm14的栅极，所述第十二pmos管pm12的漏极连接所述第十三nmos管pm13的漏极，所述第十三pmos管pm13的漏极连接所述第十四pmos管pm14的源极，所述第十四pmos管pm14的漏极连接所述第二输出电流端以及所述第十二nmos管nm12的漏极，所述第十二nmos管nm12的栅极连接所述第二偏置电压端以及所述第十三nmos管nm13的栅极，所述第十二nmos管nm12的源极连接所述第十四nmos管nm14的漏极，所述第十四nmos管nm14的栅极连接所述第二nmos管nm2的栅极以及所述第三偏置电压端，所述第十四nmos管nm14的源极连接所述第九nmos管nm9的源极以及接地，所述第十三nmos管nm13的源极连接所述第八nmos管nm8的源极。
118.以上方案中，通过所述电压跟随器与电流跟随器将输入电压转换成输出电流，不受闭环工作运放的带宽限制，功耗较低。
119.关于所述电压调节单元，一种优选的实施例中，请继续参考图8以及图9，所述电压调节单元包括：第十五nmos管nm15；其中，所述第十五nmos管nm15的漏极连接所述第十一nmos管nm11的源极，所述第十nmos管nm10的漏极以及所述第十三nmos管nm13的源极，所述第十五nmos管nm15的源极连接所述第四nmos管nm4的源极，所述第三nmos管nm3的漏极以及所述第六nmos管nm6的源极，所述第十三nmos管nm13的栅极连接所述参考电压输入端，以调节所述第十三nmos管nm13的导通阻抗；
120.所述第十五nmos管nm15被配置为：通过调节所述第十五nmos管nm15导通阻抗，进而调整所述第十五nmos管nm15的源极以及漏极的电压偏差。
121.一种优选的实施例中，所述第十五nmos管nm15还被配置为：当所述第十五nmos管nm15的源极以及漏极的电压偏差减小时，所述第一输出电流信号与所述第二输出电流信号的偏差也减小以及所述第一输出电流端以及所述第二输出电流端的摆幅一致。
122.一种举例中，所述电压调节单元包括nmos管或pmos管。
123.当然，本实用新型并不以此为限，其他能够使得所述电压调节单元为可调电阻的形式均在本实用新型的保护范围之内。
124.以上方案中，在所述全差分跨导可调放大器工作过程中，由于制作工艺的偏差会导致a、b(即所述第十五nmos管的源极以及漏极)两点的电压会有偏差，本实用新型将所述第十五nmos管设置在a、b两点之间，即将a、b两点之间的电压差转换为所述第十五nmos管的源极以及漏极之间的压差，故通过调节所述第十五nmos管的vref点(即参考电压输入端)的电压，使得所述第十五nmos管工作在线性区，并使所述第十五nmos管成为一个可调电阻，通过改变所述第十五nmos管的电阻值，从而使所述输出电流信号iout的大小发生改变，进而
使a点与b点两者的电压靠近。
125.关于所述无源电阻单元3，一种优选的实施例中，请继续参考图8以及图9，所述无源电阻单元3包括：第一无源电阻r1、第二无源电阻r2；
126.其中，所述第一无源电阻r1的第一端连接所述第一电压跟随器101，所述第一无源电阻r1的第二端连接所述第二无源电阻r2的第一端，所述第二无源电阻r2的第二端连接所述第二电压跟随器201。
127.以上方案中，所述无源电阻单元将产生的电阻电流(即第一电流)通过电流跟随器传输到高阻抗输出节点。
128.一种举例中，所述全差分跨导可调放大器采用0.5um工艺搭建。
129.当然，本实用新型并不以此为限，其他参数的工艺均在本实用新型的保护范围之内。
130.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

技术特征：
1.一种全差分跨导可调放大器，其特征在于，包括：第一电流输送器、第二电流输送器、电压调节单元以及无源电阻单元；其中，所述第一电流输送器包括第一输入电压端，用于输入第一输入电压信号；所述第一电流输送器的第一输出电压端连接所述无源电阻单元的第一端，所述第一电流输送器的第一输入电流端连接所述电压调节单元的第一端，所述第一电流输送器包括第一输出电流端，用于输出第一输出电流信号；所述第二电流输送器包括第二输入电压端，用于输入第二输入电压信号，所述第二电流输送器的第二输出电压端连接所述无源电阻单元的第二端，所述第二电流输送器的第二输入电流端连接所述电压调节单元的第二端，所述第二电流输送器包括第二输出电流端，用于输出第二输出电流信号，所述电压调节单元的控制端连接一参考电压输入端，用于输入参考电压信号，以调节所述电压调节单元的导通阻抗；所述第一电流输送器以及所述第二电流输送器用于：分别将所述第一输入电压信号以及所述第二输入电压信号传输至所述无源电阻单元的两端，以利用所述无源电阻单元产生第一电流；利用所述第一电流分别生成第一输入电流信号以及第二输入电流信号，并根据所述第一输入电流信号以及所述第二输入电流信号输出所述第一输出电流信号以及所述第二输出电流信号；所述电压调节单元用于：通过调整所述导通阻抗，以调整所述第一输入电流端以及所述第二输入电流端之间的电压偏差，从而调整所述第一输出电流信号与所述第二输出电流信号的偏差。2.根据权利要求1所述的全差分跨导可调放大器，其特征在于，所述第一电流输送器包括：第一电压跟随器以及第一电流跟随器；其中，所述第一电压跟随器的第一输出电压端连接所述无源电阻单元的第一端，所述第一电压跟随器的第二输出电压端连接所述第一电流输送器的输入端以及所述电压调节单元的第一端；所述第一电压跟随器用于：使得所述第一输入电压信号与所述第一电压跟随器的第一输出电压端的输出电压相同；所述第一电流跟随器用于：输出电流信号，并提高输出端阻抗以增大输出端电压摆幅。3.根据权利要求2所述的全差分跨导可调放大器，其特征在于，所述第二电流输送器包括：第二电压跟随器以及第二电流跟随器；其中，所述第二电压跟随器的第一输出电压端连接所述无源电阻单元的第二端，所述第二电压跟随器的第二输出电压端连接所述第二电流输送器的输入端以及所述电压调节单元的第二端；所述第二电压跟随器用于：使得所述第二输入电压信号与所述第二电压跟随器的第一输出电压端的输出电压相同；所述第二电流跟随器用于：输出电流信号，并提高输出端阻抗以增大输出端电压摆幅。4.根据权利要求3所述的全差分跨导可调放大器，其特征在于，所述第一电压跟随器包括：第一pmos管、第二pmos管、第三pmos管、第一nmos管、第二nmos管、第三nmos管以及第四nmos管；其中，所述第一pmos管的栅极连接所述第一输入电压端，所述第一pmos管的漏极连接所述第一nmos管的漏极以及所述第四nmos管的栅极，所述第一nmos管的栅极连接所述第一电流跟随器的第一端，所述第一nmos管的源极连接所述第二nmos管的漏极，所述第二nmos管的栅极连接所述第三nmos管的栅极，所述第二nmos管的源极连接所述第三nmos管的源极
以及接地，所述第三nmos管的漏极连接所述第四nmos管的源极，所述第四nmos管的漏极连接所述第一pmos管的漏极以及所述第二pmos管的漏极，所述第二pmos管的栅极连接第五偏置电压端，并与所述第二电压跟随器的第一端相连，所述第二pmos管的源极连接所述第三pmos管的漏极，所述第三pmos管的栅极连接第四偏置电压端，并与所述第二电压跟随器的第二端相连，所述第三pmos管的源极连接所述第一电流跟随器的第二端以及所述第二电压跟随器的第三端。5.根据权利要求4所述的全差分跨导可调放大器，其特征在于，所述第一电流跟随器包括：第四pmos管、第五pmos管、第六pmos管、第七pmos管、第五nmos管、第六nmos管以及第七nmos管；其中，所述第四pmos管的源极连接所述第六pmos管的源极，所述第四pmos管的栅极连接所述第六pmos管的栅极以及所述第五pmos管的漏极，所述第四pmos管的漏极连接所述第五pmos管的源极，所述第五pmos管的栅极连接第一偏置电压端以及所述的第七pmos管的栅极，所述第五pmos管的漏极连接所述第六nmos管的漏极，所述第六pmos管的漏极连接所述第七pmos管的源极，所述第七pmos管的漏极连接所述第一输出电流端以及所述第五nmos管的漏极，所述第五nmos管的栅极连接第二偏置电压端以及所述第六nmos管的栅极，所述第五nmos管的源极连接所述第七nmos管的漏极，所述第七nmos管的栅极连接所述第二nmos管的栅极以及第三偏置电压端，所述第七nmos管的源极连接所述第二nmos管的源极以及接地，所述第六nmos管的源极连接所述第一nmos管的源极。6.根据权利要求5所述的全差分跨导可调放大器，其特征在于，所述第二电压跟随器包括：第八pmos管、第九pmos管、第十pmos管、第八nmos管、第九nmos管、第十nmos管以及第十一nmos管；其中，所述第八pmos管的栅极连接所述第二输入电压端，所述第六pmos管的漏极连接所述第八nmos管的漏极以及所述第十nmos管的栅极，所述第七nmos管的栅极连接所述第二电流跟随器的第一端，所述第八nmos管的源极连接所述第九nmos管的漏极，所述第九nmos管的栅极连接所述第十nmos管的栅极，所述第九nmos管的源极连接所述第十nmos管的源极以及接地，所述第十nmos管的漏极连接所述第十一nmos管的源极，所述第十一nmos管的漏极连接所述第八pmos管的源极以及所述第九pmos管的漏极，所述第九pmos管的栅极连接所述第一电压跟随器的第一端，所述第九pmos管的源极连接所述第十pmos管的漏极，所述第十pmos管的栅极连接所述第一电压跟随器的第二端，所述第十pmos管的源极连接所述第一电流跟随器的第二端以及所述第三pmos管的源极。7.根据权利要求6所述的全差分跨导可调放大器，其特征在于，所述第二电流跟随器包括：第十一pmos管、第十二pmos管、第十三pmos管、第十四pmos管、第十二nmos管、第十三nmos管以及第十四nmos管；其中，所述第十一pmos管的源极连接所述第十三pmos管的源极，所述第十一pmos管的栅极连接所述第十三pmos管的栅极以及所述第十二pmos管的漏极，所述第十一pmos管的漏极连接所述第十二pmos管的源极，所述第十二pmos管的栅极连接所述第一偏置电压端以及所述的第十四pmos管的栅极，所述第十二pmos管的漏极连接所述第十三nmos管的漏极，所述第十三pmos管的漏极连接所述第十四pmos管的源极，所述第十四pmos管的漏极连接所述第二输出电流端以及所述第十二nmos管的漏极，所述第十二nmos管的栅极连接所述第二偏
置电压端以及所述第十三nmos管的栅极，所述第十二nmos管的源极连接所述第十四nmos管的漏极，所述第十四nmos管的栅极连接所述第二nmos管的栅极以及所述第三偏置电压端，所述第十四nmos管的源极连接所述第九nmos管的源极以及接地，所述第十三nmos管的源极连接所述第八nmos管的源极。8.根据权利要求7所述的全差分跨导可调放大器，其特征在于，所述电压调节单元包括：第十五nmos管；其中，所述第十五nmos管的漏极连接所述第十一nmos管的源极，所述第十nmos管的漏极以及所述第十三nmos管的源极，所述第十五nmos管的源极连接所述第四nmos管的源极，所述第三nmos管的漏极以及所述第六nmos管的源极，所述第十三nmos管的栅极连接所述参考电压输入端，以调节所述第十三nmos管的导通阻抗；所述第十五nmos管被配置为：通过调节所述第十五nmos管导通阻抗，进而调整所述第十五nmos管的源极以及漏极的电压偏差。9.根据权利要求8所述的全差分跨导可调放大器，其特征在于，所述第十五nmos管还被配置为：当所述第十五nmos管的源极以及漏极的电压偏差减小时，所述第一输出电流信号与所述第二输出电流信号的偏差也减小以及所述第一输出电流端以及所述第二输出电流端的摆幅一致。10.根据权利要求9所述的全差分跨导可调放大器，其特征在于，所述无源电阻单元包括：第一无源电阻、第二无源电阻；其中，所述第一无源电阻的第一端连接所述第一电压跟随器，所述第一无源电阻的第二端连接所述第二无源电阻的第一端，所述第二无源电阻的第二端连接所述第二电压跟随器。11.根据权利要求8所述的全差分跨导可调放大器，其特征在于，所述电压调节单元包括nmos管或pmos管。12.一种gm-c低通滤波器，其特征在于，包括权利要求1-11任一项所述的全差分跨导可调放大器。

技术总结
本实用新型提供了一种全差分跨导可调放大器，包括：第一电流输送器、第二电流输送器、电压调节单元以及无源电阻单元；其中，所述第一电流输送器包括第一输入电压端；所述第一电流输送器的第一输出电压端连接所述无源电阻单元的第一端，所述第一电流输送器的第一输入电流端连接所述电压调节单元的第一端，所述第一电流输送器包括第一输出电流端；所述第二电流输送器包括第二输入电压端，所述第二电流输送器的第二输出电压端连接所述无源电阻单元的第二端，所述第二电流输送器的第二输入电流端连接所述电压调节单元的第二端，所述第二电流输送器包括第二输出电流端，所述电压调节单元的控制端连接一参考电压输入端，用于调节所述电压调节单元的导通阻抗。述电压调节单元的导通阻抗。述电压调节单元的导通阻抗。


技术研发人员：陈磊
受保护的技术使用者：杭州灵芯微电子有限公司
技术研发日：2022.12.22
技术公布日：2023/9/13