[實用新型]一種運算放大器

有效

• 申請號: 201520537256.6
• 申請日: 2015-07-22
• 公開（公告）號: CN204794913U
• 公開（公告）日: 2015-11-18
• 發明（設計）人: 張輝;高遠;王海軍;李丹;丁學欣
• 申請（專利權）人: 上海貝嶺股份有限公司
• 主分類號: H03F1/38
• 分類號: H03F1/38;H03F3/45
• 代理公司: 北京金信知識產權代理有限公司 11225
• 代理人: 劉鋒;馮麗

技術領域

本實用新型屬于集成電路領域，特別涉及一種運算放大器。

背景技術

在模擬-數字轉換器(ADC)電路，尤其是流水線型模數轉換器(PipelinedADC)電路中，高速高增益運算放大器有著廣泛應用。其工作在負反饋閉環狀態，用以產生精確的余量輸出。放大器的增益決定了最終的穩態誤差大小，放大器的速度(帶寬)影響著整個ADC的工作速度。

在傳統的CMOS工藝中，由于MOS晶體管的本征增益較低，所以放大器難以實現高增益。通常需要額外的電路技術來提高放大器的增益，比如基于負反饋的增益自舉技術(gain-boosting)和共源共柵(cascode)技術。然而這些技術總是以犧牲速度和電壓擺幅為代價。

因此需要設計一種新型運算放大器，不需要額外的電路提高放大器增益，節約成本，易于實現。

實用新型內容

本實用新型旨在解決上述技術問題，提供一種運算放大器，包括正向輸入端、反向輸入端、正向輸出端以及反向輸出端，還包括第一級放大模塊以及第二級放大模塊；

所述第一級放大模塊具備：

作為輸入管的第一MOS管和第二MOS管，所述第一MOS管的柵極連接至所述正相輸入端，其源極接地，所述第二MOS管的柵極連接至所述反向輸入端，其源極接地；

電流緩沖器，所述電流緩沖器包括第一BJT管和第二BJT管，所述第一BJT管的發射極與所述第一MOS管的漏極相連接，其集電極連接至第二中間節點；所述第二BJT管的發射極與所述第二MOS管的漏極相連接，集電極連接至第一中間節點，所述第一BJT管和所述第二BJT管的基極共同連接至偏置電壓端；

第一負載，所述第一負載連接在所電源和所述第一中間節點、所述第二中間節點之間，用于提高輸出阻抗；

所述第二級放大模塊包括：

作為輸入管的第五BJT管和第六BJT管，所述第五BJT管的基極與所述第一中間節點相連接，其發射極接地，其集電極連接至所述反向輸出端，所述第六BJT管的基極與所述第二中間節點相連接；

正向反饋模塊，所述正向反饋模塊具備第三BJT管和第四BJT管，所述第三BJT管的基極與所述第一中間節點相連接，其集電極與所述第二中間節點相連接，其發射極接地，所述第四BJT管的基極與所述第二中間節點相連接，其集電極與所述第一中間節點相連接，其發射極接地；

第二負載，連接在電源和所述正向輸出端以及所述反向輸出端之間。

優選的，還具備頻率補償模塊，包括順次串聯在所述第二中間節點和所述正向輸出端之間的第一電阻和第一電容，以及順次串聯在所述第一中間節點和所述反向輸出端之間的第二電阻和第二電容。

優選的，所述第一負載為三級共源共柵結構，其中第三MOS管和第四MOS管的柵極共同連接至偏置電壓端，所述第三MOS管的漏極與所述第二中間節點相連接，所述第四MOS管的漏極與所述第一中間節點相連接；第五MOS管和第六MOS管的柵極共同連接至偏置電壓端，所述第五MOS管漏極與所述第三MOS管的源極相連接，所述第六MOS管的漏極與所述第四MOS管的源極相連接；第七MOS管和第八MOS管的柵極共同連接至偏置電壓端，所述第七MOS管的漏極與所述第五MOS管的源極相連接，其源極與電源相連接，所述第八MOS管的漏極與所述第六MOS管的源極相連接，其源極與電源相連接。

優選的，所述第二負載包括第九MOS管和第十MOS管，所述第九MOS管和第十MOS管的柵極共同連接至偏置電壓端，所述第九MOS管的漏極與所述反向輸出端相連接，其源極與電源相連接，所述第十MOS管的漏極與所述正向輸出端相連接，其源極與電源相連接。

所述第三BJT管和所述第五BJT管設計為：I_C3小于或等于其中Ic3為所述第三BJT管的集電極電流，β5為所述第五BJT管的放大系數，Ic5為所述第五BJT管的集電極電流。

優選的，所述第三MOS管～第十MOS管均為PMOS管，或均為PNP型BJT管。

優選的，所述第一MOS管和第二MOS管均為NMOS管。

優選的，所述第一～第六BJT管均為NPN型BJT管

本實用新型的運算放大器，能夠為模數轉換電路產生余量輸出，通過雙極型晶體管(BJT管)和CMOS晶體管的BiCMOS工藝實現，通過兩級放大，并且通過正向反饋模塊提供負阻抗來對第二級放大模塊的輸入進行補償，具有較高的增益和速度，能夠提高整個ADC電路的穩定性和速度。本實用新型采用了兩級運放結構，具有大的信號擺幅，非常適合在低電源電壓下工作。

附圖說明