可弹性切换候选电容的运算放大器制造技术

本发明专利技术提出一种运算放大器，包含：一第一增益级，设置成依据一前级电路传来的一第一信号产生一第二信号；一第二增益级，设置成依据该第二信号产生一输出信号；多个候选电容；以及电容选择电路，设置成依据该前级电路的输入信号的大小切换该多个候选电容的耦接方式，以使该多个候选电容在同一时间中只有一部分候选电容会被耦接至该第二增益级。

Operational Amplifier with Flexible Switching Candidate Capacitance

【技术实现步骤摘要】
可弹性切换候选电容的运算放大器
本专利技术涉及运算放大器，特别涉及一种可弹性切换候选电容的运算放大器。
技术介绍
运算放大器广泛地应用在许多电路当中，但这些电路的整体效能或操作速度却往往受限于运算放大器的响应速度。众所周知，运算放大器内部的反馈电容充电或放电所需的时间长短对运算放大器的响应速度有很大影响。倘若不能实质缩短运算放大器内部的反馈电容的充电或放电时间，就难以有效改善运算放大器的响应速度。
技术实现思路
有鉴于此，如何缩短运算放大器内部的反馈电容所需的充电或放电时间，以有效改善运算放大器的响应速度，实为有待解决的问题。本说明书提供一种运算放大器的实施例，其包含：一第一增益级，设置成依据该运算放大器的一前级电路传来的一第一信号产生一第二信号；一第二增益级，耦接于该第一增益级，设置成依据该第二信号产生一输出信号；一第一候选电容；一第二候选电容；一第三候选电容；一第一开关，耦接于该第一候选电容的一第一端，用于将该第一候选电容选择性地耦接至一第一预定电压或该第二增益级的一输入端；一第二开关，耦接于该第一候选电容的一第二端，用于将该第一候选电容选择性地耦接至一第一电压或该第二增益级的一输出端；一第三开关，耦接于该第二候选电容的一第一端，用于将该第二候选电容选择性地耦接至该第一预定电压或该第二增益级的该输入端；一第四开关，耦接于该第二候选电容的一第二端，用于将该第二候选电容选择性地耦接至一第二电压或该第二增益级的该输出端；一第五开关，耦接于该第三候选电容的一第一端，用于将该第三候选电容选择性地耦接至该第一预定电压或该第二增益级的该输入端；一第六开关，耦接于该第三候选电容的一第二端，用于将该第三候选电容选择性地耦接至一第三电压或该第二增益级的该输出端；以及一电容选择电路，耦接于该前级电路与该第一至该第六开关，设置成依据该前级电路的一输入信号的大小控制该第一至该第六开关，以使该第一至该第三候选电容在同一时间中只有一部分候选电容会被耦接至该第二增益级。本说明书另提供一种运算放大器的实施例，其包含：一第一增益级，设置成依据该运算放大器的一前级电路传来的一第一信号产生一第二信号；一第二增益级，耦接于该第一增益级，设置成依据该第二信号产生一输出信号；一第一候选电容；一第二候选电容；一第三候选电容；一第一开关，耦接于该第一候选电容的一第一端，用于将该第一候选电容选择性地耦接至一第一预定电压或该第二增益级的一输入端；一第二开关，耦接于该第一候选电容的一第二端，用于将该第一候选电容选择性地耦接至一第一电压或该第二增益级的一输出端；一第三开关，耦接于该第二候选电容的一第一端，用于将该第二候选电容选择性地耦接至该第一预定电压或该第二增益级的该输入端；一第四开关，耦接于该第二候选电容的一第二端，用于将该第二候选电容选择性地耦接至一第二电压或该第二增益级的该输出端；一第五开关，耦接于该第三候选电容的一第一端，用于将该第三候选电容选择性地耦接至该第一预定电压或该第二增益级的该输入端；一第六开关，耦接于该第三候选电容的一第二端，用于将该第三候选电容选择性地耦接至一第三电压或该第二增益级的该输出端；一第四候选电容；一第五候选电容；一第六候选电容；一第七开关，耦接于该第四候选电容的一第一端，用于将该第四候选电容选择性地耦接至该第一预定电压或该第二增益级的该输入端；一第八开关，耦接于该第四候选电容的一第二端，用于将该第四候选电容选择性地耦接至该第一电压或该第二增益级的该输出端；一第九开关，耦接于该第五候选电容的一第一端，用于将该第五候选电容选择性地耦接至该第一预定电压或该第二增益级的该输入端；一第十开关，耦接于该第五候选电容的一第二端，用于将该第五候选电容选择性地耦接至该第二电压或该第二增益级的该输出端；一第十一开关，耦接于该第六候选电容的一第一端，用于将该第六候选电容选择性地耦接至该第一预定电压或该第二增益级的该输入端；一第十二开关，耦接于该第六候选电容的一第二端，用于将该第六候选电容选择性地耦接至该第三电压或该第二增益级的该输出端；以及一电容选择电路，耦接于该前级电路与该第一至该第十二开关，设置成依据该前级电路的一输入信号的大小控制该第一至该第十二开关，以使该第一至该第六候选电容在同一时间中只有一部分候选电容会被耦接至该第二增益级；其中，该第一至该第六候选电容分成一第一电容组与一第二电容组，且当该第一电容组中的部分候选电容被耦接至该第二增益级时，该第二电容组中的所有候选电容会分别被充电至具有不同的跨压值。上述实施例的优点之一，是在运算放大器进行候选电容的选择前，运算放大器中的多个候选电容可被分别预先充电至具有不同的跨压值，藉此可缩短之后被选定的电容所需的充电或放电时间。上述实施例的另一优点，是采用前述多个候选电容的动态选择机制，等效上可缩短运算放大器的反馈电容所需的充电或放电时间，故能有效改善运算放大器的响应速度。本专利技术的其他优点将搭配以下的说明和附图进行更详细的解说。附图说明图1为本专利技术一实施例的运算放大器简化后的功能方块图。图2为图1中的电容选择电路的一实施例简化后的示意图。图3为本专利技术第一实施例的流水线式模拟数字转换器简化后的功能方块图。图4为图3的流水线式模拟数字转换器的一实施例简化后的局部功能方块图。图5为本专利技术第二实施例的流水线式模拟数字转换器简化后的功能方块图。图6为图5的流水线式模拟数字转换器的一实施例简化后的局部功能方块图。图7为本专利技术一实施例的取样保持放大器简化后的功能方块图。附图标记说明：100运算放大器102前级电路110、120增益级131、133、135、151、153、155候选电容141-146、161-166、425-429、445-449、645-649开关170电容选择电路210-230比较器240选择逻辑300单通道流水线式模拟数字转换器301-304、501-504电路级305、505后端模拟数字转换器306、506时序调整及误差校正电路310、330、530模拟数字转换器320、340、540乘法式数字模拟转换器322、342、542取样与保持电路324、344、544数字模拟转换器326、346、546减法器328、348、548运算放大器420、440、640切换式电容网络421、423、441、443、641、643电容480输出开关490输入开关500双通道流水线式模拟数字转换器700取样保持放大器702切换式电容网络710取样电容720、730取样开关740时序控制电路具体实施方式以下将配合相关附图来说明本专利技术的实施例。在附图中，相同的标号表示相同或类似的元件或方法流程。图1为本专利技术一实施例的运算放大器100简化后的功能方块图。运算放大器100包含第一增益级110、第二增益级120、多个候选电容、多个开关、以及电容选择电路170。为了方便说明起见，图1中绘示了候选电容131、133、与135(以下分别称之为第一至第三候选电容)、候选电容151、153、与155(以下分别称之为第四至第六候选电容)、开关141-146(以下分别称之为第一至第六开关)、以及开关161-166(以下分别称之为第七至第十二开关)作为示例性元件。在运算放大器100中，第一增益级110设置成依据运算放大器1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种运算放大器(100)，包含：一第一增益级(110)，设置成依据该运算放大器(100)的一前级电路(102)传来的一第一信号产生一第二信号；一第二增益级(120)，耦接于该第一增益级(110)，设置成依据该第二信号产生一输出信号；一第一候选电容(131)；一第二候选电容(133)；一第三候选电容(135)；一第一开关(141)，耦接于该第一候选电容(131)的一第一端，用于将该第一候选电容(131)选择性地耦接至一第一预定电压或该第二增益级(120)的一输入端；一第二开关(142)，耦接于该第一候选电容(131)的一第二端，用于将该第一候选电容(131)选择性地耦接至一第一电压或该第二增益级(120)的一输出端；一第三开关(143)，耦接于该第二候选电容(133)的一第一端，用于将该第二候选电容(133)选择性地耦接至该第一预定电压或该第二增益级(120)的该输入端；一第四开关(144)，耦接于该第二候选电容(133)的一第二端，用于将该第二候选电容(133)选择性地耦接至一第二电压或该第二增益级(120)的该输出端；一第五开关(145)，耦接于该第三候选电容(135)的一第一端，用于将该第三候选电容(135)选择性地耦接至该第一预定电压或该第二增益级(120)的该输入端；一第六开关(146)，耦接于该第三候选电容(135)的一第二端，用于将该第三候选电容(135)选择性地耦接至一第三电压或该第二增益级(120)的该输出端；以及一电容选择电路(170)，耦接于该前级电路(102)与该第一至该第六开关(141‑146)，设置成依据该前级电路(102)的一输入信号的大小控制该第一至该第六开关(141‑146)，以使该第一至该第三候选电容(131‑135)在同一时间中只有一部分候选电容会被耦接至该第二增益级(120)。...

【技术特征摘要】
1.一种运算放大器(100)，包含：一第一增益级(110)，设置成依据该运算放大器(100)的一前级电路(102)传来的一第一信号产生一第二信号；一第二增益级(120)，耦接于该第一增益级(110)，设置成依据该第二信号产生一输出信号；一第一候选电容(131)；一第二候选电容(133)；一第三候选电容(135)；一第一开关(141)，耦接于该第一候选电容(131)的一第一端，用于将该第一候选电容(131)选择性地耦接至一第一预定电压或该第二增益级(120)的一输入端；一第二开关(142)，耦接于该第一候选电容(131)的一第二端，用于将该第一候选电容(131)选择性地耦接至一第一电压或该第二增益级(120)的一输出端；一第三开关(143)，耦接于该第二候选电容(133)的一第一端，用于将该第二候选电容(133)选择性地耦接至该第一预定电压或该第二增益级(120)的该输入端；一第四开关(144)，耦接于该第二候选电容(133)的一第二端，用于将该第二候选电容(133)选择性地耦接至一第二电压或该第二增益级(120)的该输出端；一第五开关(145)，耦接于该第三候选电容(135)的一第一端，用于将该第三候选电容(135)选择性地耦接至该第一预定电压或该第二增益级(120)的该输入端；一第六开关(146)，耦接于该第三候选电容(135)的一第二端，用于将该第三候选电容(135)选择性地耦接至一第三电压或该第二增益级(120)的该输出端；以及一电容选择电路(170)，耦接于该前级电路(102)与该第一至该第六开关(141-146)，设置成依据该前级电路(102)的一输入信号的大小控制该第一至该第六开关(141-146)，以使该第一至该第三候选电容(131-135)在同一时间中只有一部分候选电容会被耦接至该第二增益级(120)。2.如权利要求1所述的运算放大器(100)，其中，该前级电路(102)包含一或多个切换式电容网络，且在该第一至该第三候选电容(131-135)中的部分候选电容被耦接至该第二增益级(120)前，该第一至该第三候选电容(131-135)会分别被充电至具有不同的跨压值。3.如权利要求2所述的运算放大器(100)，其中，该前级电路(102)包含：一第一切换式电容网络(420)，设置成对一第一输入信号进行取样与保持运作；一第一数字模拟转换器(324)，设置成产生与该第一输入信号相应的一第一模拟信号，且该第一切换式电容网络(420)与该第一数字模拟转换器(324)两者的输出形成一第一相减信号；一第二切换式电容网络(440；640)，设置成对一第二输入信号进行取样与保持运作；以及一第二数字模拟转换器(344；544)，设置成产生与该第二输入信号相应的一第二模拟信号，且该第二切换式电容网络(440；640)与该第二数字模拟转换器(344；544)两者的输出形成一第二相减信号；其中，当该第一增益级(110)利用该第一相减信号做为该第一信号时，该电容选择电路(170)会利用该第一输入信号做该输入信号，而当该第一增益级(110)利用该第二相减信号做为该第一信号时，该电容选择电路(170)会利用该第二输入信号做该输入信号。4.如权利要求2所述的运算放大器(100)，其中，该前级电路(102)包含：一取样电容(710)；一第一取样开关(720)，耦接于该取样电容(710)的一第一端，用于将该取样电容(710)选择性地耦接至该输入信号或该输出信号；一第二取样开关(730)，耦接于该取样电容(710)的一第二端，用于将该取样电容(710)选择性地耦接至一第二预定电压或该第一增益级(110)的一输入端；以及一时序控制电路(740)，耦接于该第一取样开关(720)与该第二取样开关(730)，设置成控制该第一取样开关(720)与该第二取样开关(730)的切换时序；其中，当该第一取样开关(720)将该取样电容(710)耦接至该输入信号时，该第二取样开关(730)会将该取样电容(710)耦接至该第二预定电压，而当该第一取样开关(720)将该取样电容(710)耦接至该输出信号时，该第二取样开关(730)会将该取样电容(710)耦接至该第一增益级(110)的该输入端。5.如权利要求2至4中任一所述的运算放大器(100)，其中，该电容选择电路(170)包含：多个比较器(210、220)，设置成将该输入信号分别与多个对应参考信号进行比较；以及一选择逻辑(240)，耦接于该多个比较器(210、220)，设置成依据该多个比较器(210、220)的比较结果，选择该第一至该第三候选电容(131-135)的其中一部分做为选定电容，并产生用于控制该第一至该第六开关(141-146)的多个控制信号，以将该选定电容耦接至该第二增益级(120)。6.一种运算放大器(100)，包含：一第一增益级(110)，设置成依据该运算放大器(100)的一前级电路(102)传来的一第一信号产生一第二信号；一第二增益级(120)，耦接于该第一增益级(110)，设置成依据该第二信号产生一输出信号；一第一候选电容(131)；一第二候选电容(133)；一第三候选电容(135)；一第一开关(141)，耦接于该第一候选电容(131)的一第一端，用于将该第一候选电容(131)选择性地耦接至一第一预定电压或该第二增益级(120)的一输入端；一第二开关(142)，耦接于该第一候选电容(131)的一第二端，用于将该第一候选电容(131)选择性地耦接至一第一电压或该第二增益级(120)的一输出端；一第三开关(143)，耦接于该第二候选电容(133)的一第一端，用于将该第二候选电容(133)选择性地耦接...

【专利技术属性】
技术研发人员：赖杰帆，陈志龙，黄诗雄，吴健铭，
申请(专利权)人：瑞昱半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71