[發(fā)明專利]可動(dòng)態(tài)地進(jìn)行加速的運(yùn)算放大器與相關(guān)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200710088561.1
• 申請(qǐng)日: 2007-03-16
• 公開（公告）號(hào): CN101145765A
• 公開（公告）日: 2008-03-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周格至;林嘉亮;蔡明哲
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 瑞昱半導(dǎo)體股份有限公司
• 主分類號(hào): H03F3/45
• 分類號(hào): H03F3/45;H03F1/02
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所
• 代理人: 王志森;黃小臨

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種運(yùn)算放大器，特別涉及一種可動(dòng)態(tài)地進(jìn)行加速的運(yùn)算放大器。

背景技術(shù)

運(yùn)算放大器(operational?amplifier)是一個(gè)常用的電路組件。根據(jù)其應(yīng)用，運(yùn)算放大器常需要滿足一些設(shè)計(jì)需求，例如：直流增益(DC?gain)、單位增益帶寬(unit-gain?bandwidth)、相位余裕(phase?margin)、轉(zhuǎn)換率(slew?rate)等等。運(yùn)算放大器使用在閉環(huán)時(shí)，整體電路的準(zhǔn)確性與線性度由直流增益所決定；整體電路的處理速度由單位增益帶寬或轉(zhuǎn)換率所決定；整體電路的穩(wěn)定度則由相位余裕所決定。設(shè)計(jì)一個(gè)具有高單位增益帶寬及/或高轉(zhuǎn)換率的高直流增益放大器時(shí)，若要使其另具有夠好的相位余裕是十分困難的。而為了確保具有不錯(cuò)的穩(wěn)定度，補(bǔ)償技術(shù)便經(jīng)常應(yīng)用于運(yùn)算放大器中，然而，使用補(bǔ)償卻會(huì)造成單位增益帶寬及/或轉(zhuǎn)換率的降低。

切換式電容電路(switch-capacitor?circuit)為運(yùn)算放大器的應(yīng)用電路。。圖1顯示一種現(xiàn)有切換式電容電路100的電路示意圖。在取樣模式中，輸入電壓VIN被取樣至一取樣電容C1(如圖1中圖(A)所示)；在電荷轉(zhuǎn)移模式中，經(jīng)由一運(yùn)算放大器110，將存儲(chǔ)在取樣電容C1中的電荷轉(zhuǎn)移至一積分電容C2上(如圖1中圖(B)所示)。運(yùn)算放大器110的連接方式對(duì)應(yīng)一反向放大組態(tài)，請(qǐng)參閱圖1。當(dāng)切換式電容電路進(jìn)入電荷轉(zhuǎn)移模式之后，輸出電壓VOUT最后將會(huì)變成VINxC1/C2。雖然圖1中圖B所示的切換式電容電路100為單端電路，然而，亦可以差動(dòng)電路的架構(gòu)來加以實(shí)作。

圖1的圖(B)所示的切換式電容電路100的輸出電壓在電荷轉(zhuǎn)移模式下的波形顯示于圖2的圖(A)中。在此，電荷轉(zhuǎn)移模式開始于時(shí)間為0時(shí)，而取樣電容C1所存儲(chǔ)的電荷便開始轉(zhuǎn)移至積分電容C2，因此輸出電壓VOUT(其是一負(fù)載電容CL兩端的跨壓)便逐漸地增加且最后會(huì)達(dá)到電壓值VINxC1/C2。由于運(yùn)算放大器110本身的有限驅(qū)動(dòng)能力，電荷轉(zhuǎn)移的操作過程實(shí)際上可進(jìn)一步地區(qū)分為兩個(gè)模式：轉(zhuǎn)換模式(slewing?phase)與線性穩(wěn)定模式(linearsettling?phase)。在一開始時(shí)，無論運(yùn)算放大器110的差動(dòng)輸入電壓有多大，輸出電壓VOUT都是隨著時(shí)間而線性地增加，而在輸出電壓VOUT隨著時(shí)間線性地增加的過程中，運(yùn)算放大器110可說是以其最大驅(qū)動(dòng)能力而正在進(jìn)行轉(zhuǎn)換/驅(qū)動(dòng)，而當(dāng)輸出電壓VOUT接近最終的電壓值VINxC1/C2時(shí)(圖2中以t_s來標(biāo)示此一時(shí)間點(diǎn))，運(yùn)算放大器110便不再需要以其最大驅(qū)動(dòng)能力來運(yùn)作，因此，運(yùn)算放大器110便進(jìn)入線性穩(wěn)定模式，而相較于轉(zhuǎn)換模式，輸出電壓VOUT在線性穩(wěn)定模式下便以較慢的速度來逐漸增加。

圖2的圖(B)顯示出流經(jīng)積分電容C2的電流IC2的波形。在轉(zhuǎn)換模式中，電流IC2對(duì)應(yīng)于由運(yùn)算放大器110本身最大驅(qū)動(dòng)能力所決定的一個(gè)固定電流值IC2MAX，之后，在進(jìn)入線性穩(wěn)定模式時(shí)，電流IC2便呈現(xiàn)指數(shù)衰減而逐漸降低為零，而在時(shí)間點(diǎn)t_s時(shí)，電流IC2由原本所具有的固定電流值IC2MAX平滑地切換至進(jìn)行指數(shù)衰減。切換式電容電路100的目的在于將電荷由取樣電容C1轉(zhuǎn)移至積分電容C2，而相較于線性穩(wěn)定模式，切換式電容電路100在轉(zhuǎn)換模式下具有較大的電流IC2，因此在轉(zhuǎn)換模式可較有效率地進(jìn)行電荷的轉(zhuǎn)移。然而，在現(xiàn)有技術(shù)中，切換式電容電路在電荷轉(zhuǎn)移模式下經(jīng)常耗費(fèi)相當(dāng)多的時(shí)間來完成轉(zhuǎn)換模式與線性穩(wěn)定模式的操作，所以，便需要夠大的轉(zhuǎn)換率與夠大的單位增益帶寬以便達(dá)到所要的整體操作時(shí)間要求，但是如上所述，在確?？删哂胁诲e(cuò)的穩(wěn)定度下，若要同時(shí)具有高單位增益帶寬與高轉(zhuǎn)換率是十分不容易的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的之一在于提供一種運(yùn)算放大器，其驅(qū)動(dòng)能力是可調(diào)的且可動(dòng)態(tài)地進(jìn)行控制。

本發(fā)明的目的之一在于提供一種可同時(shí)具有高單位增益帶寬與高轉(zhuǎn)換率的運(yùn)算放大器。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，其揭露一種運(yùn)算放大器，包含：一可調(diào)整核心電路，具有對(duì)應(yīng)不同驅(qū)動(dòng)能力的多個(gè)組態(tài)設(shè)定；以及一組態(tài)控制電路，用以接收來自該可調(diào)整核心電路中至少一節(jié)點(diǎn)的一節(jié)點(diǎn)信號(hào)，并依據(jù)該節(jié)點(diǎn)信號(hào)產(chǎn)生一控制信號(hào)以自該多個(gè)組態(tài)設(shè)定選擇一組態(tài)設(shè)定。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，其揭露一種控制一運(yùn)算放大器的方法，該運(yùn)算放大器具有對(duì)應(yīng)不同驅(qū)動(dòng)能力的多個(gè)組態(tài)設(shè)定，該方法包含：自該運(yùn)算放大器中至少一節(jié)點(diǎn)接收一節(jié)點(diǎn)信號(hào)；以及依據(jù)該節(jié)點(diǎn)信號(hào)來自該多個(gè)組態(tài)設(shè)定中選擇一組態(tài)設(shè)定。

附圖說明