[實(shí)用新型]一種運(yùn)算放大器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201520537256.6
• 申請(qǐng)日: 2015-07-22
• 公開（公告）號(hào): CN204794913U
• 公開（公告）日: 2015-11-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張輝;高遠(yuǎn);王海軍;李丹;丁學(xué)欣
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海貝嶺股份有限公司
• 主分類號(hào): H03F1/38
• 分類號(hào): H03F1/38;H03F3/45
• 代理公司: 北京金信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11225
• 代理人: 劉鋒;馮麗

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于集成電路領(lǐng)域，特別涉及一種運(yùn)算放大器。

背景技術(shù)

在模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)電路，尤其是流水線型模數(shù)轉(zhuǎn)換器(PipelinedADC)電路中，高速高增益運(yùn)算放大器有著廣泛應(yīng)用。其工作在負(fù)反饋閉環(huán)狀態(tài)，用以產(chǎn)生精確的余量輸出。放大器的增益決定了最終的穩(wěn)態(tài)誤差大小，放大器的速度(帶寬)影響著整個(gè)ADC的工作速度。

在傳統(tǒng)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(shí)現(xiàn)高增益。通常需要額外的電路技術(shù)來提高放大器的增益，比如基于負(fù)反饋的增益自舉技術(shù)(gain-boosting)和共源共柵(cascode)技術(shù)。然而這些技術(shù)總是以犧牲速度和電壓擺幅為代價(jià)。

因此需要設(shè)計(jì)一種新型運(yùn)算放大器，不需要額外的電路提高放大器增益，節(jié)約成本，易于實(shí)現(xiàn)。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型旨在解決上述技術(shù)問題，提供一種運(yùn)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(jí)放大模塊以及第二級(jí)放大模塊；

所述第一級(jí)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(fā)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(jié)點(diǎn)；所述第二BJT管的發(fā)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(jié)點(diǎn)，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(fù)載，所述第一負(fù)載連接在所電源和所述第一中間節(jié)點(diǎn)、所述第二中間節(jié)點(diǎn)之間，用于提高輸出阻抗；

所述第二級(jí)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(jié)點(diǎn)相連接，其發(fā)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(jié)點(diǎn)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(jié)點(diǎn)相連接，其集電極與所述第二中間節(jié)點(diǎn)相連接，其發(fā)射極接地，所述第四BJT管的基極與所述第二中間節(jié)點(diǎn)相連接，其集電極與所述第一中間節(jié)點(diǎn)相連接，其發(fā)射極接地；

第二負(fù)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(yōu)選的，還具備頻率補(bǔ)償模塊，包括順次串聯(lián)在所述第二中間節(jié)點(diǎn)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(lián)在所述第一中間節(jié)點(diǎn)和所述反向輸出端之間的第二電阻和第二電容。

優(yōu)選的，所述第一負(fù)載為三級(jí)共源共柵結(jié)構(gòu)，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(jié)點(diǎn)相連接，所述第四MOS管的漏極與所述第一中間節(jié)點(diǎn)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M(jìn)OS管和第八MOS管的柵極共同連接至偏置電壓端，所述第七M(jìn)OS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(yōu)選的，所述第二負(fù)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(shè)計(jì)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(shù)，Ic5為所述第五BJT管的集電極電流。

優(yōu)選的，所述第三MOS管～第十MOS管均為PMOS管，或均為PNP型BJT管。

優(yōu)選的，所述第一MOS管和第二MOS管均為NMOS管。

優(yōu)選的，所述第一～第六BJT管均為NPN型BJT管

本實(shí)用新型的運(yùn)算放大器，能夠?yàn)槟?shù)轉(zhuǎn)換電路產(chǎn)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(shí)現(xiàn)，通過兩級(jí)放大，并且通過正向反饋模塊提供負(fù)阻抗來對(duì)第二級(jí)放大模塊的輸入進(jìn)行補(bǔ)償，具有較高的增益和速度，能夠提高整個(gè)ADC電路的穩(wěn)定性和速度。本實(shí)用新型采用了兩級(jí)運(yùn)放結(jié)構(gòu)，具有大的信號(hào)擺幅，非常適合在低電源電壓下工作。

附圖說明