[發(fā)明專利]基于自適應(yīng)尾電流的跨導(dǎo)運算放大器

在審

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• 申請日: 2014-09-23
• 公開（公告）號: CN104201999A
• 公開（公告）日: 2014-12-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳茂奎;白俊兵
• 申請（專利權(quán)）人: 無錫華大國奇科技有限公司
• 主分類號: H03F3/45
• 分類號: H03F3/45
• 代理公司: 杭州裕陽專利事務(wù)所(普通合伙) 33221
• 代理人: 應(yīng)圣義

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種跨導(dǎo)運算放大器，尤其涉及一種基于自適應(yīng)尾電流的跨導(dǎo)運算放大器。

背景技術(shù)

跨導(dǎo)放大器是一種通用性很強的標(biāo)準(zhǔn)器件，應(yīng)用非常廣泛，主要用途可以分為兩方面，一方面，在多種線性和非線性模擬電路和系統(tǒng)中進行信號運算和處理；另一方面，在電壓模式信號系統(tǒng)和電流模式信號系統(tǒng)之間作為接口電路，將待處理的電壓信號變換為電流信號，再送入電流模式系統(tǒng)進行處理。

跨導(dǎo)放大器的輸入信號是電壓，輸出信號是電流，增益叫跨導(dǎo)，用Gm表示。集成跨導(dǎo)放大器分為兩種，一種是跨導(dǎo)運算放大器(Operational?Transconductance?Amplifier)，簡稱OTA；另一種是跨導(dǎo)器(Transconductor)。其中，跨導(dǎo)運算放大器是一種通用型標(biāo)準(zhǔn)部件，其作為一個通用模塊被廣泛應(yīng)用于驅(qū)動大電容負(fù)載電路，如振蕩器，數(shù)據(jù)采樣系統(tǒng)，以及LDO，DC-DC中的誤差放大器。這些系統(tǒng)中的應(yīng)用要求跨導(dǎo)運算放大器設(shè)計時應(yīng)該具有較低的靜態(tài)功耗和較高的瞬態(tài)響應(yīng)。

然而，現(xiàn)有技術(shù)中的跨導(dǎo)運算放大器，由于其尾電流固定，難以兼顧滿足靜態(tài)下的低功耗增益和大信號下的高速驅(qū)動的要求，低功耗和高速的要求是矛盾的，這便加大了電路設(shè)計的困難。

圖1是現(xiàn)有技術(shù)中的跨導(dǎo)運算放大器的電路結(jié)構(gòu)示意圖，如圖所示，PMOSMA1和PMOSMA2的柵極作為一對差分輸入信號的輸入端，MA1和MA2的源極連接于PMOSMA0的漏極，PMOSMA0的源極連接外部電源，其柵極為偏置電壓輸入端，同時，NMOSMA3的漏極和柵極均與MA1的漏極連接，NMOSMA4的漏極和柵極均與MA2的漏極連接，PMOSMA7和PMOSMA8的源極均連接外部電源，MA7的柵極、漏極和MA8的柵極均與NMOSMA5的漏極連接，MA5的柵極連接于MA1的漏極，MA8的漏極連接于NMOSMA6的漏極，MA6的柵極連接于MA2的漏極，并且MA5、MA3、MA4、MA6的源極均接地，電容CL一端接地，一端連接于MA8的漏極且為輸出端，由此可見，該結(jié)構(gòu)的跨導(dǎo)運算放大器的尾電流為固定值，采用ClassAB的輸出級，大信號擺率如下：

SR=Iout_maxCL=ItailCL---(1)]]>

從該公式(1)中可以看出，在輸出負(fù)載電容確定的情況下，要想提高大信號擺率，就必須增大跨導(dǎo)運算放大器的尾電流。但是，固定尾電流的增加就會導(dǎo)致整個電路靜態(tài)功耗的增加，同時，由于電流的增大會導(dǎo)致輸入級跨導(dǎo)增加，會惡化電路穩(wěn)定性。因此，現(xiàn)有技術(shù)中的跨導(dǎo)運算放大器不能兼顧低功耗和大擺率的要求，進而阻礙了整個電路設(shè)計行業(yè)的發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述存在的問題，本發(fā)明提供一種基于自適應(yīng)尾電流的跨導(dǎo)運算放大器，以克服現(xiàn)有技術(shù)中的跨導(dǎo)運算放大器不能兼顧低功耗和大擺率的問題，從而既能降低靜態(tài)功耗，又能提高擺率，改善大信號瞬態(tài)特性，進而為電路設(shè)計行業(yè)在跨導(dǎo)運算放大器方面提供了良好發(fā)展的基礎(chǔ)。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：

一種基于自適應(yīng)尾電流的跨導(dǎo)運算放大器，其中，包括：

跨導(dǎo)運算放大模塊，其配置為對輸入信號進行運算和處理；

自適應(yīng)尾電流模塊，其連接到所述跨導(dǎo)運算放大模塊并配置為增加動態(tài)尾電流；

靜態(tài)功耗減小模塊，其連接到所述跨導(dǎo)運算放大模塊并配置為減小靜態(tài)電流。