[發明專利]低電源電壓高共模抑制比運算放大器

有效

• 申請號: 201210591649.6
• 申請日: 2012-12-31
• 公開（公告）號: CN103036516A
• 公開（公告）日: 2013-04-10
• 發明（設計）人: 陳超;吳建輝;趙超;李紅;黃成;田茜
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H03F3/45
• 分類號: H03F3/45
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 夏雪

技術領域

本發明涉及一種運算放大器，該運算放大器具有高共模抑制比和高電源抑制比特性，可以在低電源電壓下(如0.6V)可靠工作。

背景技術

運算放大器是許多模擬系統和混合信號系統的一個重要功能模塊，大量的具有不同復雜程度的運算放大器被用來實現各種功能：從直流偏置的產生到高速放大或濾波。伴隨著每一代CMOS工藝，由于電源電壓的減小，為運算放大器的設計不斷提出復雜的課題。近年來，硅太陽能電池越來越多的應用到電路系統中，而單塊硅太陽能電池僅提供0.6伏電源電壓，設計能在0.6V電源電壓下工作的模擬電路將拓展硅太陽能電池供電電路系統的應用。作為模擬電路的重要模塊，運算放大器的實現是一項關鍵技術。由于目前主流CMOS工藝下晶體管閾值電壓通常大于350mV，因此在該電源電壓下很難層疊三個以上的晶體管。在傳統的運算放大器結構中，輸入共模抑制是通過尾電流源的恒流特性實現的，而在0.6V電源電壓下的電壓裕度不允許工作在飽和區的尾電流源的使用。如果將尾電流源晶體管偏置在線性區，使得尾電流不恒定，輸出阻抗大大降低，從而嚴重影響運算放大器的共模抑制比和電源抑制比。所以在低電源電壓下設計具有高共模抑制比和高電源抑制比的運算放大器面臨許多挑戰。

發明內容

發明目的：針對上述現有技術存在的問題和不足，本發明的目的是提供一種低電源電壓高共模抑制比運算放大器，該放大器能夠在低電源電壓(0.6伏)環境下工作，同時具有高共模抑制比和高電源抑制比的特點。

技術方案：為實現上述發明目的，本發明采用的技術方案為一種低電源電壓高共模抑制比運算放大器，該運算放大器包含主跨導級電路、從跨導級電路、第一級負載和第二級放大電路；其中，主跨導級電路包括第五P型金屬氧化物晶體管、第六P型金屬氧化物晶體管、第七P型金屬氧化物晶體管、第四N型金屬氧化物晶體管和第五N型金屬氧化物晶體管；從跨導級電路包括第二P型金屬氧化物晶體管、第三P型金屬氧化物晶體管和第四P型金屬氧化物晶體管；第一級負載包括第二N型金屬氧化物晶體管和第三N型金屬氧化物晶體管；從跨導級電路中的第二P型金屬氧化物晶體管、第三P型金屬氧化物晶體管和第四P型金屬氧化物晶體管的寬長比分別是主跨導級電路中第五P型金屬氧化物晶體管、第六P型金屬氧化物晶體管和第七P型金屬氧化物晶體管寬長比的2倍；第一級負載的第二N型金屬氧化物晶體管和第三N型金屬氧化物晶體管與第四N型金屬氧化物晶體管的寬長比相同；第二級放大電路包括第一P型金屬氧化物晶體管、第一N型金屬氧化物晶體管、第一電容和第一電阻；

第三P型金屬氧化物晶體管的柵極與第七P型金屬氧化物晶體管的柵極連接作為差分輸入的一端，第四P型金屬氧化物晶體管的柵極和第六P型金屬氧化物晶體管的柵極連接作為差分輸入的另一端，第三P型金屬氧化物晶體管的源極、第四P型金屬氧化物晶體管的源極和第二P型金屬氧化物晶體管的漏極連接，第四P型金屬氧化物晶體管的漏極和第三N型金屬氧化物晶體管的漏極和柵極連接，第二N型金屬氧化物晶體管的柵極和第三N型金屬氧化物晶體管的柵極和漏極連接，第六P型金屬氧化物晶體管的源極、第七P型金屬氧化物晶體管的源極和第五P型金屬氧化物晶體管的漏極連接，第六P型金屬氧化物晶體管的漏極、第七P型金屬氧化物晶體管的漏極和第四N型金屬氧化物晶體管的漏極連接，第二P型金屬氧化物晶體管的柵極、第五P型金屬氧化物晶體管的柵極、第六P型金屬氧化物晶體管的漏極、第七P型金屬氧化物晶體管的漏極和第四N型金屬氧化物晶體管的漏極連接，第四N型金屬氧化物晶體管的柵極和第五N型金屬氧化物晶體管的柵極和漏極連接，第五N型金屬氧化物晶體管的漏極和基準電流連接；第三P型金屬氧化物晶體管的漏極、第二N型金屬氧化物晶體管的漏極、第一P型金屬氧化物晶體管的柵極和第一電阻的一端連接，第一電阻的另一端和第一電容的正端連接，第一電容的負端和第一P型金屬氧化物晶體管的漏極、第一N型金屬氧化物晶體管的漏極和輸出端連接，第一P型金屬氧化物晶體管的源極、第二P型金屬氧化物晶體管的源極、第五P型金屬氧化物晶體管的源極和電源線連接，第一N型金屬氧化物晶體管的源極、第二N型金屬氧化物晶體管的源極、第三N型金屬氧化物晶體管的源極、第四N型金屬氧化物晶體管的源極、第五N型金屬氧化物晶體管的源極和地線連接。

有益效果：與傳統運算放大器相比，本發明具有以下有益效果：該運算放大器以簡單的結構實現了在低電源電壓下正常工作，并且能夠實現高共模抑制比和高電源抑制比，各項性能良好。

附圖說明

圖1為本發明的運算放大器電路圖；