[發(fā)明專利]電壓信號(hào)放大的方法及運(yùn)算放大器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200710094035.6
• 申請(qǐng)日: 2007-08-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101373954A
• 公開(kāi)（公告）日: 2009-02-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 魏述然;周震
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 銳迪科微電子（上海）有限公司
• 主分類號(hào): H03F3/45
• 分類號(hào): H03F3/45;H03F1/02;H03F1/32
• 代理公司: 上海浦一知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 陳平

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種電壓信號(hào)放大的方法，特別涉及一種運(yùn)算放大電路。

背景技術(shù)

運(yùn)算放大器是模擬電路設(shè)計(jì)的關(guān)鍵模塊，它大量運(yùn)用于濾波器，數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器，模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)中。

運(yùn)算放大器通常使用在閉環(huán)應(yīng)用中，為了達(dá)到理想的運(yùn)放特性，希望運(yùn)放的開(kāi)環(huán)增益盡量增大。增加增益的方法是增加串聯(lián)的增益級(jí)個(gè)數(shù)(見(jiàn)圖1)，但其缺點(diǎn)是每增加一個(gè)增益級(jí)就會(huì)對(duì)運(yùn)算放大器的開(kāi)環(huán)函數(shù)增加一部分的高頻相移，最終會(huì)帶來(lái)穩(wěn)定性問(wèn)題。因此傳統(tǒng)運(yùn)算放大器的直流增益越高，其帶寬越窄，以保證能夠運(yùn)算放大器穩(wěn)定的工作。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種電壓信號(hào)放大的方法，其具有高的直流增益，且能保證放大后信號(hào)的帶寬不變，以保證信號(hào)的穩(wěn)定。本發(fā)明還提供一種運(yùn)算放大器。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的電壓信號(hào)放大的方法，將輸入信號(hào)直接輸入至N(N≥2)個(gè)輸入級(jí)電路，從第1個(gè)輸入級(jí)電路的輸出的信號(hào)送至第1個(gè)增益級(jí)電路，經(jīng)所述第1個(gè)增益級(jí)電路放大后的信號(hào)再和第2個(gè)輸入級(jí)電路的輸出信號(hào)相加，所述經(jīng)相加后的信號(hào)輸入到第2增益級(jí)，依次連接，至將第N個(gè)輸入級(jí)電路的輸出信號(hào)和第N-1個(gè)增益級(jí)電路的輸出信號(hào)相加后，最后通過(guò)輸出級(jí)電路輸出放大后的信號(hào)。

本發(fā)明還提供一種實(shí)現(xiàn)上述電壓信號(hào)放大的方法所采用的運(yùn)算放大器，包括N(N≥2)個(gè)輸入級(jí)電路和N-1個(gè)增益級(jí)電路，運(yùn)算放大器的輸入電壓與N個(gè)輸入級(jí)電路直接相連，第n(n≤N)個(gè)輸入級(jí)電路的輸出端連到第n個(gè)增益級(jí)電路的輸入端，經(jīng)放大后再和第n+1個(gè)輸入級(jí)電路的輸出端相連接，后接至第n+1增益級(jí)電路的輸入端，最終將第N個(gè)輸入級(jí)電路的輸出端和第N-1個(gè)增益級(jí)電路的輸出端相連接后，接至輸出級(jí)電路的輸入端。所述輸入級(jí)電路和增益級(jí)電路由兩個(gè)相同的MOS晶體管和三個(gè)恒流源組成，其中一個(gè)恒流源的輸入端加載電源電壓，而輸出端分別與所述兩個(gè)MOS晶體管的源極相連接，所述兩個(gè)MOS晶體管的漏極分別通過(guò)另外兩個(gè)恒流源接地；所述輸入電壓接到所有的輸入級(jí)電路中的所述兩個(gè)MOS晶體管的柵極，從第n個(gè)輸入級(jí)電路的晶體管輸出的電壓分別接至第n個(gè)增益級(jí)電路中晶體管的柵極，經(jīng)放大后再分別和第n+1個(gè)輸入級(jí)電路的源極輸出連接相加，并將相加后的信號(hào)分別送至第n+1個(gè)增益級(jí)電路中晶體管的柵極。

本發(fā)明還提供另一種實(shí)現(xiàn)上述電壓信號(hào)放大的方法所采用的運(yùn)算放大器，所述運(yùn)算放大器包括N個(gè)輸入級(jí)電路和N-1個(gè)增益級(jí)電路，其中N為大于1的整數(shù)，運(yùn)算放大器的輸入電壓與所述N個(gè)輸入級(jí)電路直接相連，第n個(gè)輸入級(jí)電路的輸出端連到第n個(gè)增益級(jí)電路的輸入端，其中n≤N，經(jīng)放大后再和第n+1個(gè)輸入級(jí)電路的輸出端相連接，然后連接至第n+1增益級(jí)電路的輸入端，最終將第N個(gè)輸入級(jí)電路的輸出端和第N-1個(gè)增益級(jí)電路的輸出端相連接后，接至輸出級(jí)電路的輸入端；所述輸入級(jí)電路和增益級(jí)電路由兩個(gè)相同的三極管和三個(gè)恒流源組成，其中一個(gè)恒流源的輸入端加載電源電壓，而輸出端分別與所述兩個(gè)三極管的發(fā)射極相連接，所述兩個(gè)三極管的集電極分別通過(guò)另外兩個(gè)恒流源接地；所述輸入電壓接到所有的輸入級(jí)電路中的所述兩個(gè)三極管的基極，從第n個(gè)輸入級(jí)電路的三極管輸出的電壓分別接至第n個(gè)增益級(jí)電路中三極管的基極，經(jīng)放大后再分別和第n+1個(gè)輸入級(jí)電路的集電極輸出連接相加，并將相加后的信號(hào)分別送至第n+1個(gè)增益級(jí)電路中三級(jí)管的基極。

在本發(fā)明的技術(shù)方案中，假設(shè)所有增益級(jí)和輸入級(jí)的直流增益都相等，為A₀，則本發(fā)明的運(yùn)算放大器直流增益是A₀^N，其值隨N指數(shù)增長(zhǎng)。由于每一個(gè)輸入級(jí)和增益級(jí)電路都是一階低通系統(tǒng)，所以最終輸出電壓的高頻特性由最后的輸入級(jí)N決定，這就可以保證在增加直流增益的同時(shí)，多輸入級(jí)運(yùn)算放大器的擁有足以穩(wěn)定的相位余量和足夠?qū)挼膯挝辉鲆鎺挕?/p>

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明：

圖1為現(xiàn)有常見(jiàn)的運(yùn)算放大器原理圖；

圖2為本發(fā)明的運(yùn)算放大器的原理圖；

圖3為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例；

圖4是本發(fā)明的另一實(shí)施例。

具體實(shí)施方式