运算放大器制造技术

技术编号:19351235 阅读:40 留言:0更新日期:2018-11-07 17:10
本发明专利技术实施例提出一种运算放大器,涉及集成电路技术领域。该运算放大器包括第一级放大器、第二级放大器、电容及开关,第一级放大器的输出端与第二级放大器的输入端电连接,第二级放大器的输出端与第一级放大器的同相输入端电连接,电容的一端与第一级放大器的输出端电连接,电容的另一端与第二级放大器的输出端电连接,开关与电容并联,开关根据第一级放大器的输入端电压和第二级放大器的输出端电压进行闭合或断开,而在开关闭合时,电容两端的电荷将发生共享,有效地加快运算放大器的响应速度,减小运算放大器的稳定时间。

【技术实现步骤摘要】
运算放大器
本专利技术涉及集成电路
,具体而言,涉及一种运算放大器。
技术介绍
目前,运算放大器在模拟集成电路中的应用相当广泛,常用的运算放大器包括单级运算放大器、两级运算放大器、三极运算放大器等,两级运算放大器因其较高的增益和较宽的输出摆幅而得到广泛的应用,然而由于两级运算放大器具有两个相近的低频极点,因此频率补偿是两级运算放大器不可避免的问题。一般来说,两级运算放大器都是采用米勒补偿来实现频率补偿的,其主要是将主极点和次极点分裂达到频率补偿的效果,使得运算放大器具有稳定的输出。然而,米勒补偿的引入也会带了摆率限制的问题,运算放大器的摆率很大程度上是受米勒补偿电容Cc的影响:SR=Iss/Cc,即米勒补偿电容Cc越大,摆率SR越小,而摆率SR的受限无疑会影响到运算放大器的阶跃响应速度,从而增加了运算放大器的稳定时间。
技术实现思路
本专利技术实施例的目的在于提供一种运算放大器,通过在电容两端并联开关,从而有效地加快运算放大器的响应速度,减小运算放大器的稳定时间。为了实现上述目的,本专利技术实施例采用的技术方案如下:本专利技术实施例提出一种运算放大器,所述运算放大器包括第一级放大器、第二级放大器、电容及开关,所述第一级放大器的输出端与所述第二级放大器的输入端电连接,所述第二级放大器的输出端与所述第一级放大器的同相输入端电连接,所述电容的一端与所述第一级放大器的输出端电连接,所述电容的另一端与所述第二级放大器的输出端电连接,所述开关与所述电容并联,所述开关根据所述第一级放大器的反相输入端电压和所述第二级放大器的输出端电压进行闭合或断开。相对现有技术,本专利技术实施例具有以下有益效果:本专利技术实施例提供的运算放大器,包括第一级放大器、第二级放大器、电容及开关,所述第一级放大器的输出端与所述第二级放大器的输入端电连接,所述第二级放大器的输出端与所述第一级放大器的同相输入端电连接,所述电容的一端与所述第一级放大器的输出端电连接,所述电容的另一端与所述第二级放大器的输出端电连接,所述开关与所述电容并联,所述开关根据所述第一级放大器的反相输入端电压和所述第二级放大器的输出端电压进行闭合或断开,而在开关闭合时,电容两端的电荷将发生共享,有效地加快运算放大器的响应速度,减小运算放大器的稳定时间。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂,下文特举较佳实施例,并配合所附附图,作详细说明如下。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1示出了本专利技术实施例所提供的运算放大器的结构框图。图2示出了本专利技术实施例所提供的运算放大器在加入正阶跃信号时,电路的响应示意图。图3示出了本专利技术实施例所提供的运算放大器在加入正阶跃信号时,电容两端的电压变化示意图。图4示出了本专利技术实施例所提供的运算放大器在加入负阶跃信号时,电路的响应示意图。图5示出了本专利技术实施例所提供的运算放大器在加入负阶跃信号时,电容两端的电压变化示意图。图6示出了本专利技术实施例所提供的运算放大器的一种电路结构示意图图标:100-运算放大器;110-第一级放大器;120-第二级放大器;130-电容;140-开关;111-第一输入对管;112-第二输入对管;113-第一尾电流源;114-第二尾电流源;115-第一电流镜;116-第二电流镜;117-第一浮动电流源;118-第二浮动电流源。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中附图,对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例,而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此,以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围,而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术的实施例,本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本专利技术保护的范围。应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时,在本专利技术的描述中,术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述,而不能理解为指示或暗示相对重要性。请参照图1,为本专利技术实施例所提供的运算放大器100的结构框图。所述运算放大器100包括第一级放大器110、第二级放大器120、电容130及开关140,所述第一级放大器110的输出端(即A点)与所述第二级放大器120的输入端(即D点)电连接,所述第二级放大器120的输出端(即C点)与所述第一级放大器110的同相输入端电连接,所述电容130的一端与所述第一级放大器110的输出端电连接,所述电容130的另一端与所述第二级放大器120的输出端电连接,所述开关140与所述电容130并联,所述开关140根据所述第一级放大器110的反相输入端电压vinp和所述第二级放大器120的输出端电压vout进行闭合或断开。其中,该电容130为米勒补偿电容,用于实现运算放大器100的频率补偿。在一种可选的实施方式中,可以设置一个电压检测装置,用于检测第一级放大器110的反相输入端电压vinp与第二级放大器120的输出端电压vout,并在第一级放大器110的反相输入端的电压vinp与第二级放大器120的输出端电压vout满足预设条件时,控制开关140闭合;否则,控制开关140断开,从而实现开关140根据第一级放大器110的反相输入端电压vinp和第二级放大器120的输出端电压vout进行闭合或断开。在另一种可选的实施方式中,所述开关140可采用MOS管,所述开关140的栅极与所述第一级放大器110的反相输入端同时接收同一个输入信号,所述开关140的漏极与所述电容130的一端电连接,所述开关140的源极与所述电容130的另一端电连接。优选地,所述开关140的栅极与所述第一级放大器110的反相输入端电连接,以实现开关140的栅极与第一级放大器110的反相输入端同时接收同一个输入信号,即保证了开关140的栅极与第一级放大器110的反相输入端接收的是同频率同相位的输入信号。如此,当一信号输入设备(比如D/A转换器)向第一级放大器110的反相输入端输出上述的输入信号时,由于开关140的栅极与第一级放大器110的反相输入端电连接,使得开关140的栅极可以与第一级放大器110的反相输入端同时接收到来自该信号输入设备的输入信号。例如,信号输入设备在第一级放大器110的反相输入端加入一个阶跃信号,当反相输入端的电压vinp与第二级放大器120的输出端电压vout满足预设条件时,开关140自动实现闭合,即开关140的源极和漏极导通,此时电容130两端的电荷将发生共享,电容130上的电荷会通过开关140流入第二级放大器120的输出端。由于电容130两端的电荷发生共享,第一级放大器110的输出端(即A点)的电位下降速度会变快,而第一级放大器110的输出端的电位下降速度变快一方面使得第二级放大器120的输出端的电位(即C点)上升速度加快,使得电路本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种运算放大器,其特征在于,所述运算放大器包括第一级放大器、第二级放大器、电容及开关,所述第一级放大器的输出端与所述第二级放大器的输入端电连接,所述第二级放大器的输出端与所述第一级放大器的同相输入端电连接,所述电容的一端与所述第一级放大器的输出端电连接,所述电容的另一端与所述第二级放大器的输出端电连接,所述开关与所述电容并联,所述开关根据所述第一级放大器的反相输入端电压和所述第二级放大器的输出端电压进行闭合或断开。

【技术特征摘要】
1.一种运算放大器,其特征在于,所述运算放大器包括第一级放大器、第二级放大器、电容及开关,所述第一级放大器的输出端与所述第二级放大器的输入端电连接,所述第二级放大器的输出端与所述第一级放大器的同相输入端电连接,所述电容的一端与所述第一级放大器的输出端电连接,所述电容的另一端与所述第二级放大器的输出端电连接,所述开关与所述电容并联,所述开关根据所述第一级放大器的反相输入端电压和所述第二级放大器的输出端电压进行闭合或断开。2.如权利要求1所述的运算放大器,其特征在于,所述开关采用MOS管,所述开关的栅极与所述第一级放大器的反相输入端同时接收同一个输入信号,所述开关的漏极与所述电容的一端电连接,所述开关的源极与所述电容的另一端电连接。3.如权利要求2所述的运算放大器,其特征在于,所述开关的栅极与所述第一级放大器的反相输入端电连接。4.如权利要求3所述的运算放大器,其特征在于,所述第一级放大器包括第一输入对管、第二输入对管、第一尾电流源、第二尾电流源、第一电流镜、第二电流镜、第一浮动电流源及第二浮动电流源,所述第一输入对管与所述第一尾电流源、所述第一电流镜电连接,所述第二输入对管与所述第二尾电流源、所述第二电流镜电连接,所述第一浮动电流源及所述第二浮动电流源均电连接于所述第一电流镜与所述第二电流镜之间;所述电容包括第一电容和第二电容,所述开关包括第一开关和第二开关,所述第一开关的栅极与所述第一输入对管电连接,所述第一开关的漏极与所述第一电流镜及所述第一电容的一端电连接,所述第一开关的源极与所述第一电容的另一端电连接,所述第二开关的栅极与所述第二输入对管电连接,所述第二开关的漏极与所述第二电流镜及所述第二电容的一端电连接,所述第二开关的源极与所述第二电容的另一端电连接。5.如权利要求4所述的运算放大器,其特征在于,所述第一输入对管包括第一NMOS管和第二NMOS管,所述第二输入对管包括第一PMOS管和第二PMOS管,所述第一NMOS管的栅极和所述第一PMOS管的栅极作为所述第一级放大器的同相输入端与所述第二级放大器的输出端电连接,所述第二NMOS管的栅极和所述第二PMOS管的栅极作为所述第一级放大器的反相输入端,所述第二NMOS管的栅极与所述第一开关的栅极电连接,所述第二PMOS管的栅极与所述第二开关的栅极电连接;所述第一NMOS管的源极和所述第二NMOS管的源极均与所述第一尾电流源电连接,所述第一NMOS管的漏极和所述第二NMOS管的漏极均与所述第一电流镜电连接,所述第一PMOS管的源极和所述第二PMOS管的源极均与所述第二尾电流源电连接,所述第一PMOS管的漏极和所述第二PMOS管的漏极均与所述第二电流镜电连接。6.如权利要求5所述的运算放大器,其特征在于,所述第一电流镜包括第三PMOS管、第四PMOS管、第五PMOS管、第六PMOS管,所述第三PMOS管的源极与所述第四PMOS管的源极电连接,所述第三PMOS管的...

【专利技术属性】
技术研发人员:周述万鹏李天望
申请(专利权)人:湖南国科微电子股份有限公司
类型:发明
国别省市:湖南,43

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