[發(fā)明專利]具有高轉(zhuǎn)換率的軌至軌運(yùn)算放大器

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200610108464.X
• 申請(qǐng)日: 2006-08-04
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101119104A
• 公開(kāi)（公告）日: 2008-02-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 邱瑞德
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 圓創(chuàng)科技股份有限公司
• 主分類號(hào): H03F3/45
• 分類號(hào): H03F3/45
• 代理公司: 永新專利商標(biāo)代理有限公司
• 代理人: 韓宏

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種軌至軌運(yùn)算放大器(Rail-to-Rail?OperationalAmplifier)，尤其涉及一種具有高轉(zhuǎn)換率的軌至軌運(yùn)算放大器。

背景技術(shù)

圖1顯示公知的軌至軌運(yùn)算放大器10的電路圖。參照?qǐng)D1，軌至軌運(yùn)算放大器10具有互補(bǔ)式差分輸入級(jí)，其由第一與第二P型晶體管PQ1與PQ2以及第一與第二N型晶體管NQ1與NQ2所構(gòu)成。第一P型晶體管PQ1的源極與第二P型晶體管PQ2的源極相互連接。第一P型晶體管PQ1的漏極與第二P型晶體管PQ2的漏極分別連接至加法輸出級(jí)11。固定的上側(cè)偏置電流源ICH連接于上側(cè)供應(yīng)電壓VH以及第一與第二P型晶體管PQ1與PQ2相互連接的源極間。第一輸入電壓Vinp施加至第一P型晶體管PQ1的柵極，而第二輸入電壓Vinn則施加至第二P型晶體管PQ2的柵極。第一輸入電壓Vinp減去第二輸入電壓Vinn所得的電位差可定義成差分電壓DV，即DV＝(Vinp-Vinn)。在差分電壓DV的控制下，固定的上側(cè)偏置電流源ICH被分割而流經(jīng)第一與第二P型晶體管PQ1與PQ2。

第一N型晶體管NQ1的源極與第二N型晶體管NQ2的源極相互連接。第一N型晶體管NQ1的漏極與第二N型晶體管NQ2的漏極分別連接至加法輸出級(jí)11。固定的下側(cè)偏置電流源ICL連接于第一與第二N型晶體管NQ1與NQ2相互連接的源極以及下側(cè)供應(yīng)電壓VL間。第一輸入電壓Vinp施加至第一N型晶體管NQ1的柵極，而第二輸入電壓Vinn則施加至第二N型晶體管NQ2的柵極。在差分電壓DV的控制下，固定的下側(cè)偏置電流源ICL被分割而流經(jīng)第一與第二N型晶體管NQ1與NQ2。

加法輸出級(jí)11用以組合從互補(bǔ)式差分輸入級(jí)而來(lái)的四個(gè)電流信號(hào)，即分別從晶體管PQ1、PQ2、NQ1、以及NQ2的漏極而來(lái)的四個(gè)電流信號(hào)。最后，加法輸出級(jí)11將此種電流組合轉(zhuǎn)換成輸出電壓Vout。

軌至軌運(yùn)算放大器10的操作方式可依據(jù)共模電壓VCM的觀點(diǎn)而區(qū)分為三個(gè)范圍。在VL＜VCM＜(VL+Vtn)的低范圍中(此處Vtn為N型晶體管的導(dǎo)通臨界電壓)，第一與第二N型晶體管NQ1與NQ2皆處于不導(dǎo)通狀態(tài)，因此軌至軌運(yùn)算放大器10的操作單獨(dú)由第一與第二P型晶體管PQ1與PQ2所構(gòu)成的上側(cè)差分輸入對(duì)所執(zhí)行。在(VH-|Vtp|)＜VCM＜VH的高范圍中(此處Vtp為P型晶體管的導(dǎo)通臨界電壓)，第一與第二P型晶體管PQ1與PQ2皆處于不導(dǎo)通狀態(tài)，因此軌至軌運(yùn)算放大器10的操作由第一與第二N型晶體管NQ1與NQ2所構(gòu)成的下側(cè)差分輸入對(duì)所執(zhí)行。在(VL+Vtn)＜VCM＜(VH-|Vtp|)的中間范圍中，因?yàn)榈谝慌c第二P型晶體管PQ1與PQ2以及第一與第二N型晶體管NQ1與NQ2皆能正常操作，所以軌至軌運(yùn)算放大器10的操作由上側(cè)差分輸入對(duì)與下側(cè)差分輸入對(duì)所共同執(zhí)行。

軌至軌運(yùn)算放大器10的優(yōu)點(diǎn)在于允許共模電壓VCM存在于從VL到VH的整個(gè)范圍內(nèi)，軌至軌運(yùn)算放大器10皆能有效地進(jìn)行操作。在現(xiàn)今電子產(chǎn)品的電源電壓愈來(lái)愈低的發(fā)展趨勢(shì)中，此項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)促使軌至軌運(yùn)算放大器的操作范圍有效地利用有限的電源電壓范圍。

另一方面，今日的電子產(chǎn)品也同時(shí)被要求盡可能地提高電子數(shù)據(jù)的傳輸速度。具體而言，當(dāng)運(yùn)算放大器的輸入電壓Vinp及/或Vinn發(fā)生變化時(shí)，運(yùn)算放大器的輸出電壓Vout會(huì)響應(yīng)于此變化而從原先的狀態(tài)改變成另一狀態(tài)。輸出電壓Vout隨著時(shí)間的變化率稱為“轉(zhuǎn)換率”。轉(zhuǎn)換率愈高，代表運(yùn)算放大器的操作速度愈快。然而，圖1所示的公知的軌至軌運(yùn)算放大器10并未特別設(shè)計(jì)成具有比其他類型運(yùn)算放大器更高的轉(zhuǎn)換率。

因此，期望有人能提供一種具有高轉(zhuǎn)換率的軌至軌運(yùn)算放大器。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于前述問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種具有高轉(zhuǎn)換率的軌至軌運(yùn)算放大器。