[發明專利]超低功耗誤差放大器

有效

• 申請號: 201210388331.8
• 申請日: 2012-10-12
• 公開（公告）號: CN102882482A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發明（設計）人: 程軍;王磊;李佳佳;孟慶達
• 申請（專利權）人: 西安三馀半導體有限公司
• 主分類號: H03F3/45
• 分類號: H03F3/45
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 王品華

技術領域

本發明屬于電子電路技術領域，特別涉及超低功耗誤差放大器電路，可用于模擬集成電路。

背景技術

隨著數字電視、3G手機，便攜式電子產品MP3和數碼相機等消費類市場的擴大，使市場對直流電源管理類芯片的性能要求越來越高，尤其是在功耗和體積方面。直流電源控制環路的核心部分之一是誤差放大器。傳統誤差放大器有兩個輸入端，其第一輸入端連接帶隙基準電路產生的參考電壓；其第二輸入端連接環路輸出信號經過采樣電阻反饋的分壓信號，兩個輸入端的差值經誤差放大器放大后，用于控制環路，保證環路輸出電壓的穩定。

圖1給出了傳統的誤差放大器的具體實現示意圖。傳統誤差放大器包括電流源I1、I2，PMOS管M1、M2，NMOS管M3、M4、M5和反饋電阻R1、R2；其中PMOS管M1與M2的源極相連構成差分對，并連接到電流源I1；PMOS管M1和M2的柵極分別作為誤差放大器的正相輸入端和反相輸入端，該正相輸入端和反相輸入端分別連接V_ref和V_FB；PMOS管M1和M2的漏極分別和NMOS管M3和M4的漏極相連；NMOS管M3和M4的柵極相連構成電流鏡結構；NMOS管M5的柵極連接到PMOS管M1的漏極；NMOS管M5的漏極作為誤差放大器的輸出端，輸出電壓V_OUT；誤差放大器的輸出端通過反饋電阻R1，R2連接到地，反饋電阻R1與R2的公共端產生反饋電壓V_FB；誤差放大器的正相輸入端連接基準電壓V_ref，其反相輸入端連接反饋電壓V_FB，從而構成負反饋；最終實現誤差放大器的輸出值穩定。

上述傳統誤差放大器，由于其正相輸入端連接基準電壓V_ref，此基準電壓V_ref是由傳統的帶隙基準電路產生的，因此占用了很大的版圖面積，并且帶隙基準與誤差放大器均需要較大的偏置電流以提供合適的直流工作點，造成靜態功耗太大，電路結構較復雜，限制了其應用范圍。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供一種超低功耗誤差放大器，以簡化電路結構，減小版圖面積和靜態電流，從而節約成本，降低功耗。

為實現上述目的，本發明包括：

基準電壓產生電路1，用于產生零溫度系數的基準電壓值V_ref，并輸出連接到電流鏡電路4；

電壓負反饋電路2，用于將電流鏡電路4輸入的電壓信號V1轉換成輸出電壓信號V_OUT，并通過電阻分壓，將其分壓信號輸出到基準電壓產生電路1，使基準電壓值V_ref達到穩態值，維持環路輸出電壓信號V_OUT穩定；

基準啟動電路3，用于產生電壓啟動信號，其輸出信號連接到基準電壓產生電路1，當基準建立起來后，基準啟動電路3關閉，避免靜態電流的消耗；

電流鏡電路4，用于將基準電壓產生電路1輸出的電流轉換為電壓信號，并輸出電壓信號V1到電壓負反饋電路2。

上述超低功耗誤差放大器的基準電壓產生電路1，包括NPN三極管Q1、Q2和電阻R1、R2；

NPN三極管Q1與Q2的基極相連，作為基準電壓產生電路1的輸入端，并與基準電壓信號V_ref相連；其集電極分別與電流鏡電路4中的PMOS管M1和M3相連；

電阻R1與R2跨接于NPN三極管Q2的發射極與地之間；其公共端與NPN三極管Q1的發射極相連；

該NPN三極管Q2的有效發射區面積是NPN三極管Q1有效發射區面積的N倍，N>1。

上述超低功耗誤差放大器的電壓負反饋電路2，包括PMOS管M8，分壓電阻R3、R4；

所述PMOS管M8，其柵極作為輸入端，與電流鏡電路4輸出的V1信號相連接；其源極接電源電壓VDD；其漏極與分壓電阻R3的一端相連，并作為誤差放大器的輸出端，輸出電壓信號V_OUT；

所述分壓電阻R3和R4，跨接于PMOS管M8的漏極和GND之間；其公共端作為電壓負反饋電路2的輸出端，該輸出端的電壓信號正比于電壓信號V_OUT，輸出反饋電壓信號。

上述超低功耗誤差放大器的基準啟動電路3，包括PMOS管M7；該PMOS管M7的柵極與外部產生的偏置電壓信號VBIAS相連；其漏極接電源電壓VDD；其源極作為輸出端，連接到基準電壓產生電路1中NPN三極管Q1的基極，輸出啟動電壓信號。