[發明專利]一種三級運算放大器

有效

• 申請號: 201410110900.1
• 申請日: 2014-03-24
• 公開（公告）號: CN103888082A
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 發明（設計）人: 羅萍;齊釗;許志斌;陳偉中;楊云;甄少偉
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H03F1/08
• 分類號: H03F1/08;H03F1/42
• 代理公司: 成都宏順專利代理事務所(普通合伙) 51227
• 代理人: 李順德;王睿

技術領域

本發明涉及電子電路技術，具體的說是涉及模擬集成電路中的運算放大器的頻率補償技術。

背景技術

運算放大器是線性電路中最通用和最重要的單元電路，廣泛的應用于模擬系統和混合信號系統之中。常用的運算放大器包括單級運算放大器、兩級運算放大器和三級運算放大器。三級運算放大器因為其高增益和寬輸出擺幅而得到了廣泛的應用。

在一些驅動電路中（如LCD驅動、耳機驅動）需要運算放大器有高增益，寬帶寬等特性，且能驅動大的容性負載。相較于傳統的嵌套式米勒補償的三級運算放大器，單電容米勒補償的三級運算放大器可以節省功耗，同時增加驅動電容負載的能力。為了進一步增加驅動電容的能力，同時減小片內補償電容，節省芯片面積，可以插入一個與米勒電容串聯的電流緩沖器。其拓撲結構如圖1所示，其中電阻Rt用于檢測流過補償電容Cm的電流，然后通過一個電流緩沖器流入A點。這樣通過插入電流緩沖器破壞了補償電容形成的前饋通路，可以增加驅動電容的能力，但該結構仍然需要較大的補償電容，同時會為級引入系統性的失調。

發明內容

本發明所要解決的，就是針對上述問題，提供一種嵌入電容倍增補償模塊的的三級運算放大器。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案是：一種嵌三級運算放大器，包括依次相連接的偏置電路、第一級放大電路、第二級放大電路和第三級放大電路，其特征在于，還包括電容倍增模模塊，所述電容倍增模塊嵌入到第一級放大電路，所述電容倍增模塊由電流控制電流源組成。

本發明總的技術方案，在第一級放大電路中插入電容倍增模塊，從而有效減小了系統性失調，同時提高了運算放大器的增益和單位增益帶寬，本方案的電容倍增模塊由補償電容和流控制電流源組成，有效的提高了電容倍增系數。

具體的，所述第一級放大電路包括PMOS管M0、PMOS管M1、PMOS管M2、PMOS管M7、PMOS管M8、NMOS管M3、NMOS管M4、NMOS管M5、NMOS管M6、補償電容Cm；其中，NMOS管M3、NMOS管M4、補償電容Cm構成電容倍增模塊；

所述第二級放大電路包括PMOS管M9、NMOS管M10；

所述第三級放大電路包括PMOS管M11、NMOS管M12、PMOS管M13和電容Cb；

所述偏置電路包括PMOS管Mb0、PMOS管Mb1、NMOS管Mb2和電流源Ib；

PMOS管M0的源極、PMOS管M7的源極、PMOS管M8的源極、PMOS管M9的源極、PMOS管M11的源極、PMOS管Mb0的源極和PMOS管Mb1的源極均接電源VDD；

PMOS管Mb0的柵極和漏極、PMOS管Mb1的柵極、PMOS管M0的柵極與電流源的正向端連接；

PMOS管M0的漏極與PMOS管M1的源極和PMOS管M2的源極連接，PMOS管M1的柵極為運算放大器的正向輸入端，PMOS管M2的柵極為運算放大器的反向輸入端；

PMOS管M1的漏極與電容補償Cm的一端、NMOS管M3的漏極、NMOS管M3的柵極、NMOS管M4的柵極相連；

PMOS管M2的漏極與NMOS管M5的漏極、NMOS管M5的柵極、NMOS管M6的柵極、NMOS管M10的柵極連接；

NMOS管M6的漏極與PMOS管M7的漏極和柵極以及PMOS管M9的柵極連接；

PMOS管M8的漏極與NMOS管M4的漏極、PMOS管M9的柵極相連；

PMOS管M9的漏極與NMOS管M10的漏極連接，PMOS管M11的柵極與電容Cb的一端相連；

電容Cb的另一端與PMOS管M13的柵極和漏極以及NMOS管M12的柵極連接；

PMOS管M13的源極與NMOS管Mb2的柵極和漏極以及PMOS管Mb1的漏極連接；

NMOS管M12的漏極、PMOS管M11的漏極以及補償電容Cm的另一端連接作為運算放大器的輸出端；

電流源的反向端、NMOS管Mb2的源極、NMOS管M3的源極、NMOS管M4的源極、NMOS管M5的源極、NMOS管M6的源極、NMOS管M10的源極和NMOS管M12的源極均接地。

本發明的有益效果為，電容倍增電路嵌入了第一級放大電路，減小了所需補償電容，節省芯片面積，不需要額外的偏置電路，提高了運算放大器的增益和單位增益帶寬，同時減小系統性失調。

附圖說明

圖1為傳統的兩級運算放大器邏輯結構示意圖；

圖2為本發明的兩級運算放大器邏輯結構示意圖；