[實用新型]一種無電阻半導體集成電壓通用運算放大器

有效

• 申請號: 201520656285.4
• 申請日: 2015-08-28
• 公開（公告）號: CN204886879U
• 公開（公告）日: 2015-12-16
• 發明（設計）人: 劉橋
• 申請（專利權）人: 貴州煜立電子科技有限公司
• 主分類號: H03F1/30
• 分類號: H03F1/30;H03F3/45
• 代理公司: 貴陽中新專利商標事務所 52100
• 代理人: 劉楠;李余江

技術領域

本實用新型涉及基于半導體集成電路技術原理的新型通用運算放大器集成電路器件，尤其涉及一種無電阻半導體集成電壓通用運算放大器。

背景技術

通用運算放大器是被廣泛使用的一種模擬集成電路。在該類集成電路中廣泛采用的核心器件是雙極型晶體管(bipolartechnologicalprocess)與MOS晶體管(MOStechnologicalprocess)。其中，雙極型晶體管是電流控制型器件，在電路中需要電阻限制、控制電流。即使MOS晶體管是電壓控制型器件，在電路中也不可避免地要使用電阻實現合理的偏置及負載。

電阻在模擬集成電路中的設計與使用已經成為該領域常態。集成電路中的電阻元件占用較大的芯片面積，產生功耗(特別是靜態功耗)，精度較差，電源電壓波動引起電流變化，從而影響電路功能和性能。

因此，要對現有技術進行改進，必須拋棄必須使用電阻設計的傳統，用CRD(恒流二極管)器件替代恒流源電路給雙極型晶體管或MOS晶體管提供合理的偏置及有源負載，提高工作點穩定性，獲得高增益。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種無電阻半導體集成電壓通用運算放大器，用CRD(恒流二極管)器件替代恒流源電路給雙極型晶體管或MOS晶體管提供合理的偏置及有源負載，提高工作點穩定性，獲得高增益。

本實用新型的技術方案如下：

本實用新型是用CRD器件替代恒流源電路給雙極型晶體管或MOS晶體管提供合理的偏置及有源負載，實現全有源器件的通用運算放大器電路結構。

因此，本實用新型的無電阻半導體集成通用運算放大器，它由前置級、中間級和末級放大器電路構成；

前置級放大器由J1，J2，Q3,Q4組成源極跟隨器-共基極差分放大器，J1，J2是JFET；Q1,Q2,Q3,Q4組成射極跟隨器-共基極差分放大器；CRD1，CRD2作前置級輸出的有源負載；CRD3為前置級的固定電流偏置；

中間級放大器由Q3、Q4、Q5、Q6與Q5、Q6、Q7、Q8構成達林頓射極跟隨器-共基極放大器，Q7是Q6的有源負載；CRD4為中間級的固定電流偏置，CRD5為Q7、Q8與Q9、Q10提供固定電流偏置；

末級放大器為推挽輸出，CRD6為Q14、Q15或Q16、Q17提供電流偏置，同時限定Q14、Q15或Q16、Q17的功耗范圍；CRD5、Q8或Q10為Q12、Q13或Q14、Q15提供電流偏置，同時限定Q12、Q13或Q14、Q15的功耗范圍。

本實用新型中用和雙極型工藝(bipolartechnologicalprocess)兼容的二端器件CRD在電路中直接替代現在一直使用的各種恒流源電路，新電路中無電阻元件，整個電路結構簡單，形式標準，前置級、中間級電路對稱(對稱程度高有利于失調電流，失調電壓，共模抑制比等核心參數的改善)，使用的元器件數量大幅減少，CRD器件的尺寸比集成電阻小很多，集成密度提高，功耗減少。由于CRD器件對電流的恒定限制作用，限定了各個晶體管的工作狀態范圍，不需要再加各種負反饋電路調控，整個電路內部沒有負反饋，電路瞬態響應大為改善。對于末級輸出來說，由于CRD5，CRD6限定了驅動電流的范圍，也就限定了輸出電流的范圍，不需要過流保護，即使輸出端負載短路也不會損害整個電路，安全性提高。

本實用新型的這種無電阻半導體集成通用運算放大器技術特點在以下方面：

無電阻的有源電路結構。使用的元器件數量大幅減少，CRD器件的尺寸比集成電阻小很多，集成密度提高。CRD器件對電流的恒定限制作用，限定了各個晶體管的工作狀態范圍。和雙極型制造工藝(bipolartechnologicalprocess)完全兼容。調整器件參數，可獲得不同電路技術指標。

附圖說明

圖1是本實用新型的JFET高阻抗輸入電路結構；

圖2是本實用新型的低失調輸入電路結構；

圖3是運算放大器符號；

圖4是CRD特性示意圖；

圖5是本實用新型的內部電路劃分示意圖；

圖6是PNP晶體管有源負載及輸出推動；

圖7是晶體管多集電極形式示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步的詳細說明。