[發明專利]增加運算放大器回轉率的裝置

有效

• 申請號: 200710123254.2
• 申請日: 2007-07-02
• 公開（公告）號: CN101340176A
• 公開（公告）日: 2009-01-07
• 發明（設計）人: 俞仲威
• 申請（專利權）人: 矽創電子股份有限公司
• 主分類號: H03F1/02
• 分類號: H03F1/02
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司
• 代理人: 章社杲;吳貴明

技術領域

本發明涉及一種應用于負回授的單位增益輸入緩沖器的運算放大器，尤指一種應用鏡射電流的比較來控制輔助輸出，用以增加運算放大器回轉率的裝置。?

背景技術

已知的運算放大器為了達到高回轉率(Slew?Rate)的需求，方式包括增加差動輸入對(Differential?Input?Pair)的電流或減少補償電容；但增加差動輸入對的電流會增加靜態電流消耗，減少補償電容則犧牲了運算放大器的穩定度。?

已知的另一方法是使用誤差放大器(Error?Amplifier)去推動共源極輸出級，即推挽式(Push-pull)輸出級輸出，也就是增加額外的電路來達到目的。請參閱圖1，是已知高回轉率運算放大器的示意圖，其組成是由一運算放大器11，二個誤差放大器12與13，以及一P型金屬氧化物半導體場效應管(PMOS)14與一N型金屬氧化物半導體場效應管(NMOS)15所組成的推挽式(Push-pull)輸出級。誤差放大器12與13用來控制輸出級的P型金屬氧化物半導體場效應管14與N型金屬氧化物半導體場效應管15，其原理為利用誤差放大器12與13反相(Inverting)輸入端接至運算放大器11的輸出端，非反相(Non-Inverting)輸入端接至輸出端節點Vout所構成的虛擬短路(Virtual?short)，加上誤差放大器12和P型金屬氧化物半導體場效應管14，以及誤差放大器13和N型金屬氧化物?半導體場效應管15所形成的負回授回路來控制P型與N型金屬氧化物半導體場效應管14、15所組成的推挽式輸出級，以提供負載端推入(Push)或拉出(Pull)的電流。?

此提高回轉率的高回轉率運算放大器的工作原理是當其輸出電壓V0小于運算放大器11的輸出電壓V1時，誤差放大器12的輸出電壓V2會使P型金屬氧化物半導體場效應管14增加導通，而誤差放大器13的輸出電壓V3會使N型金屬氧化物半導體場效應管15減少導通或完全關閉，此時P型金屬氧化物半導體場效應管14會推入(Push)，也就是產生電流至輸出端節點Vout。當輸出電壓V0大于運算放大器11的輸出電壓V1時，誤差放大器12的輸出電壓V2會使P型金屬氧化物半導體場效應管14減少導通或完全關閉，而誤差放大器13的輸出電壓V3會使N型金屬氧化物半導體場效應管15增加導通，此時N型金屬氧化物半導體場效應管15會自輸出端節點Vout拉出(Pull)，也就是匯集(Sink)電流。?

而當輸出電壓V0等于運算放大器11的輸出電壓V1時，誤差放大器12的輸出電壓V2會使的P型金屬氧化物半導體場效應管14操作在一靜態電流下，而誤差放大器13的輸出電壓V3會使的N型金屬氧化物半導體場效應管15操作在此靜態電流下。也就是當輸入與輸出相等時，P型金屬氧化物半導體場效應管14與N型金屬氧化物半導體場效應管15操作在原先設定的直流偏壓條件(DCbias?condition)下。?

這種結構通常是用來推動重負載，如小電阻、大電容等。為了要讓P型金屬氧化物半導體場效應管14與N型金屬氧化物半導體場效應管15能提供大電流至負載，其外觀比(Aspect?ratio)要非常大。因此，推挽式輸出級需消耗很大的靜態電流，要符合低功率消耗、高回轉率的目標反而非常困難。此外，電路結構也較復雜，在誤差放大器的設計上還需要考慮其偏移電壓(Offset?Voltage)、布局上的對稱性、頻寬，以及噪聲的大小，因此勢必要占掉極大的芯片面積，增加制造的成本。

發明內容

于是為解決上述缺陷，避免缺陷存在，本發明的目的在于提供一種增加運算放大器回轉率的裝置，且不增加運算放大器靜態消耗電流，不改變運算放大器極零點位置。?