[實(shí)用新型]一種高性能運(yùn)算放大器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201320075912.6
• 申請(qǐng)日: 2013-02-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN203039646U
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-07-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄭云華;韓基東
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 無(wú)錫漢詠微電子有限公司
• 主分類號(hào): H03F3/45
• 分類號(hào): H03F3/45
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及電子產(chǎn)品的領(lǐng)域，尤其是一種高性能運(yùn)算放大器。

背景技術(shù)

近年來(lái)，電子產(chǎn)品的種類越來(lái)越多，人們對(duì)其性能的要求也越來(lái)越高，特別是半導(dǎo)體集成電路產(chǎn)品，這就要求我們?cè)谶@類產(chǎn)品的內(nèi)部的電路結(jié)構(gòu)以及器件材料方面進(jìn)行研究，而運(yùn)算放大電路則是我們進(jìn)行電路研究的重中之重。運(yùn)算放大器是許多模擬系統(tǒng)和混合數(shù)字信號(hào)系統(tǒng)中的一個(gè)完整部分，而且也是構(gòu)成這此系統(tǒng)的基本中元，系統(tǒng)的性能在很大程度上都是受到內(nèi)部運(yùn)算放大器性能的制約，設(shè)計(jì)高性能的運(yùn)算放大器，使得系統(tǒng)的總體性能上一個(gè)臺(tái)階。

目前，運(yùn)算放大器的結(jié)構(gòu)多種多樣，針對(duì)不同的用途有不同的結(jié)構(gòu)形式。一般，為了提高系統(tǒng)的抗干擾性能，運(yùn)算放大器的輸入采用差動(dòng)式。然而，一般結(jié)構(gòu)的差動(dòng)式運(yùn)算放大器在條件極其惡劣的環(huán)境下，并不能明顯的提高系統(tǒng)的性能。例如，電能計(jì)量表的應(yīng)用，現(xiàn)在的電能計(jì)量表不但能計(jì)量電能，而且能對(duì)電能進(jìn)行管理，對(duì)各種事件進(jìn)行記錄，自動(dòng)遠(yuǎn)程抄表等功能。由于電網(wǎng)上的電壓波動(dòng)與外界信號(hào)的干擾，造成電表計(jì)量錯(cuò)誤或死機(jī)。那么，為了使電能計(jì)量表性能穩(wěn)定，對(duì)信號(hào)采集的精度就必須提高，因此有必要研發(fā)出一種高性能運(yùn)算放大器，它可以針對(duì)類似的情況提高采樣精度，達(dá)到高可靠性能。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是：為了克服上述中存在的問(wèn)題，提供了一種高性能運(yùn)算放大器，其設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)合理、能夠提高采樣精度、達(dá)到高可靠性能，防止信號(hào)失真的電路，提高系統(tǒng)的抗噪聲能力。

本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：一種高性能運(yùn)算放大器，包括第一斬波調(diào)制器、集成運(yùn)放差分輸入級(jí)電路、中間級(jí)增益電路、消失真電路、推挽輸出級(jí)電路和第二斬波調(diào)制器和偏置電路以及共模反饋電路，所述的第一斬波調(diào)制器的輸入端輸入信號(hào)，第一斬波調(diào)制器依次通過(guò)集成運(yùn)放差分輸入級(jí)電路、中間級(jí)增益電路、消失真電路與第二斬波調(diào)制器相耦合連接，偏置電路和共模反饋電路的輸出端與集成運(yùn)放差分輸入級(jí)電路、中間級(jí)增益電路和消失真電路相連接，偏置電路采用一種寬擺幅和恒定跨導(dǎo)的偏置電路，采用此種偏置電路可以確保MOS管的跨導(dǎo)在溫度或者工藝有變化時(shí)仍然可以保持基本不變，從而使得運(yùn)放的單位增益保持基本不變偏置電路還需要加啟動(dòng)電路，如果不加啟動(dòng)電路，就會(huì)出現(xiàn)電流為零的狀態(tài)，整個(gè)偏置電路將不會(huì)工作，共模反饋電路通過(guò)檢測(cè)輸出信號(hào)的共模電平，反饋到共源供柵回路以穩(wěn)定輸出信號(hào)的共模電壓，共模反饋電路一般由電阻網(wǎng)絡(luò)反饋和電容網(wǎng)絡(luò)反饋，電阻網(wǎng)絡(luò)反饋結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但會(huì)影響整個(gè)運(yùn)放的增益和帶寬，第二斬波調(diào)制器與推挽輸出級(jí)電路相串聯(lián)耦合連接，推挽輸出級(jí)電路上連接有折疊式結(jié)構(gòu)的共源共柵器件組，共源共柵器件組是將輸入電壓轉(zhuǎn)化成電流，然后將他作為共源共柵級(jí)的輸入，共源共柵級(jí)電流的變化再轉(zhuǎn)化為輸出電壓的變化，可見(jiàn)，減小共源柵管的溝道長(zhǎng)度，或增大靜態(tài)工作電流，可以有效提高運(yùn)算放大器的次極點(diǎn)頻率，但這是以減小開(kāi)環(huán)直流增益為代價(jià)的，運(yùn)算放大器的次極點(diǎn)頻率將決定閉環(huán)建立時(shí)間，即決定了電路的最高工作速度，而運(yùn)算放大器輸出擺幅的減小將降低運(yùn)算放大器的動(dòng)態(tài)范圍。設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)兩者兼顧。首先，采用優(yōu)化運(yùn)算放大器的速度，再通過(guò)采用高性能偏置電路，提高運(yùn)算放大器的輸出擺幅，推挽輸出級(jí)電路的輸出端輸出信號(hào)。

為了能夠減少輸入噪聲，所述的集成運(yùn)放差分輸入級(jí)電路由一對(duì)N溝道差分輸入絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管和一對(duì)P溝道差分輸入絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管并聯(lián)組成。

為了能夠提高電路的差動(dòng)增益，所述的共源共柵器件組由復(fù)數(shù)個(gè)晶體管組成，晶體管與偏置電路相耦合。

本實(shí)用新型的有益效果是：所述的一種高性能運(yùn)算放大器，采用此設(shè)計(jì)的放大器，能夠防止信號(hào)失真，提高系統(tǒng)的抗噪聲能力，并且提高電路的差動(dòng)增益，采用偏置電路，能夠通過(guò)修正失調(diào)電流不為零而引起誤差減至最小，能夠應(yīng)用在電能計(jì)量表、模數(shù)轉(zhuǎn)換器等芯片中。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。

圖1是本實(shí)用新型所述的一種高性能運(yùn)算放大器的整體結(jié)構(gòu)框圖。

附圖中標(biāo)記分述如下：1、第一斬波調(diào)制器,2、集成運(yùn)放差分輸入級(jí)電路，3、中間級(jí)增益電路，4、消失真電路，5、推挽輸出級(jí)電路，6、第二斬波調(diào)制器，7、偏置電路，8、共模反饋電路。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。這些附圖均為簡(jiǎn)化的示意圖，僅以示意方式說(shuō)明本實(shí)用新型的基本結(jié)構(gòu)，因此其僅顯示與本實(shí)用新型有關(guān)的構(gòu)成。