【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于集成電路，具體涉及一種基于反相器結構的電壓放大電路及其控制方法。
技術介紹
1、隨著物聯網、人工智能、自動駕駛等新興應用的興起，對半導體芯片的需求也在不斷增加。這些新興應用對芯片的性能、功耗、成本等方面提出了新的挑戰，推動了半導體工藝的不斷創新和發展。為進一步提高晶體管高速與低功耗性能，晶體管工藝制程不斷減小，目前發展已經進入到了7納米及以下節點，甚至已經開始研究5納米工藝。與此同時，芯片核心晶體管擊穿電壓不斷下降，對大擺幅高線性度放大電路設計帶來了更大的挑戰。
2、傳統基于cmos反相器結構的放大電路通常得益于電流復用的優勢，總跨導為器件跨導總和，因此在給定電流下，能提供更高的跨導，其結構屬于ab類放大器，相比a類放大器效率更高，適合低功耗場景；在低電源電壓場合下，此結構沒有同級負載，不需要消耗額外的電壓裕度，因此常在先進制程低壓放大電路中得到采用。但當輸入信號擺幅較大時，該結構電路從a類工作方式向b類工作方式轉變，其跨導大幅變化，造成線性度受限。為此，2023年5月23日公開的公開號為cn116155217a的中國專利技術專利申請，提出了一種“gm-gm”結構以優化線性度，其以cmos反相器為基礎，結合輸入輸出短接的反相器構成的二極管連接型負載，一定程度上擴展了線性度。但當輸入信號擺幅進一步增大時，前級反相器結構中的晶體管會進入線性區，而后級晶體管由于是二極管連接所以始終處在飽和區，造成“gm-gm”線性方法失效。
3、因此，有必要提出一種低壓高線性度放大電路，進一步優化線性度。
...【技術保護點】
1.一種基于反相器結構的電壓放大電路，其特征在于，包括輸入級和負載級，輸入級包括一對共源極NMOS管和PMOS管組成的輸入級反相器，負載級包括另一對共源極NMOS管和PMOS管組成的負載級反相器，輸入級反相器的輸入端連接電源電壓，輸入級反相器的輸出端與負載級反相器的輸入端相連，負載級反相器的輸入端與輸出端之間連接電阻。
2.根據權利要求1所述的一種基于反相器結構的電壓放大電路，其特征在于，輸入級反相器包括第一PMOS管MP1和第二NMOS管MN2，第一PMOS管MP1的源極與電源電壓連接，第一PMOS管MP1的柵極與第二NMOS管MN2的柵極相連構成輸入級反相器的輸入節點，第一PMOS管MP1的漏極與第二NMOS管MN2的漏極相連構成輸入級反相器的輸出節點，第二NMOS管MN2的源極接地。
3.根據權利要求2所述的一種基于反相器結構的電壓放大電路，其特征在于，負載級反相器包括第三PMOS管MP3和第四NMOS管MN4，第三PMOS管MP3的源極接電源電壓，第三PMOS管MP3的柵極與第四NMOS管MN4的柵極連接構成負載級反相器的輸入節點，第三PMOS管M
4.根據權利要求3所述的一種基于反相器結構的電壓放大電路，其特征在于，輸入級反相器的輸出節點與負載級反相器的輸入節點相連。
5.根據權利要求3所述的一種基于反相器結構的電壓放大電路，其特征在于，負載級反相器的輸入節點和負載級反相器的輸出節點通過電阻相連。
6.一種基于反相器結構的電壓放大電路的控制方法，利用權利要求1-5任一項中所述的一種基于反相器結構的電壓放大電路，其特征在于，包括如下步驟：輸入級的一對共源極NMOS管和PMOS管處于相反工作狀態，負載級的另一對共源極NMOS管和PMOS管處于相反工作狀態，電壓放大電路等效為負載為二極管的共源級放大電路，通過電阻將輸入級的漏極電壓和負載級的漏極電壓反相，在電壓擺幅變大時，輸入級的MOS管和負載級的MOS管都進入線性區。
7.根據權利要求6所述的一種基于反相器結構的電壓放大電路的控制方法，其特征在于，當輸入級輸出節點的電壓為高電平時，第三PMOS管MP3關閉，第四NMOS管MN4打開，所有電流流過電阻，將負載級的漏極電壓降低至低電平。
8.根據權利要求6所述的一種基于反相器結構的電壓放大電路的控制方法，其特征在于，當輸入級輸出節點的電壓為低電平時，第四NMOS管MN4關閉，第三PMOS管MP3打開，所有電流流過電阻，將負載級的漏極電壓抬升至高電平。
9.根據權利要求6所述的一種基于反相器結構的電壓放大電路的控制方法，其特征在于，電阻隔離負載級的柵極電容和漏極電容，負載級輸出節點的電容減小。
10.一種半導體芯片，其特征在于，安裝權利要求1-5任一項中所述的一種基于反相器結構的電壓放大電路。
...【技術特征摘要】
1.一種基于反相器結構的電壓放大電路，其特征在于，包括輸入級和負載級，輸入級包括一對共源極nmos管和pmos管組成的輸入級反相器，負載級包括另一對共源極nmos管和pmos管組成的負載級反相器，輸入級反相器的輸入端連接電源電壓，輸入級反相器的輸出端與負載級反相器的輸入端相連，負載級反相器的輸入端與輸出端之間連接電阻。
2.根據權利要求1所述的一種基于反相器結構的電壓放大電路，其特征在于，輸入級反相器包括第一pmos管mp1和第二nmos管mn2，第一pmos管mp1的源極與電源電壓連接，第一pmos管mp1的柵極與第二nmos管mn2的柵極相連構成輸入級反相器的輸入節點，第一pmos管mp1的漏極與第二nmos管mn2的漏極相連構成輸入級反相器的輸出節點，第二nmos管mn2的源極接地。
3.根據權利要求2所述的一種基于反相器結構的電壓放大電路，其特征在于，負載級反相器包括第三pmos管mp3和第四nmos管mn4，第三pmos管mp3的源極接電源電壓，第三pmos管mp3的柵極與第四nmos管mn4的柵極連接構成負載級反相器的輸入節點，第三pmos管mp3的漏極與第四nmos管mn4的漏極連接構成負載級反相器的輸出節點，第四nmos管mn4的源極接地。
4.根據權利要求3所述的一種基于反相器結構的電壓放大電路，其特征在于，輸入級反相器的輸出節點與負載級反相器的輸入節點相連。
5.根據權利要求3所述的一...
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