一种精简的多级差分运放输出共模电压稳定电路制造技术

本发明专利技术公开了一种精简的多级差分运放输出共模电压稳定电路。增加了两个稳压电阻、三个稳压P型场效应管、两个稳压P型电流源、一个稳压N型电流源；两个稳压P型场效应管连接到两个第一级放大N型场效应管的源极，三个稳压P型场效应管的栅极和漏极均连接到稳压N型电流源的输入端，两个稳压P型场效应管的源极串接后经两个稳压电阻接到两个第二级放大N型场效应管的漏极，两个稳压P型场效应管的源极串接后接到稳压P型电流源的输出端，稳压P型场效应管的源极接到稳压P型电流源的输出端。本发明专利技术精巧地利用了主放大器信号通路上的各级放大器器件，仅需增加几个简单的电路元件，就能实现多级差分运放输出共模电压稳定，增强稳定性。

A simplified output common mode voltage stabilizing circuit of multi-stage differential operational amplifier

【技术实现步骤摘要】
一种精简的多级差分运放输出共模电压稳定电路
本专利技术涉及了一种用于运算放大器的电压稳定电路，尤其是涉及了一种精简的多级差分运放输出共模电压稳定电路。
技术介绍
运算放大器(运放)作为模拟电路里的基本、核心组成单元有着不可替代的作用，运放的增益、带宽、功耗、环路稳定性等性能参数往往决定着由该运放所组成的功能电路的性能。差分结构的运放是其中重要的一种，差分运放有正负两个输入信号、以及正负两个输出信号，两个输入输出信号之间的信号通路是全对称结构，因此差分运放在输入信号的共模抑制能力、电源抑制比、抗偶次谐波方面有着天然的优势，在模拟电路里应用广泛。典型的两级差分运放结构如图1所示，在这样的两级差分运放结构下，需要实现共模稳压，使得电压稳定，需增设一个电路支路和共模电容反馈结构/独立共模放大器结构，需要增加众多元件来实现，增设后还依然可能存在环路不稳定问题，需要额外做补偿，难以实现有效精简的共模稳压。
技术实现思路
如上
技术介绍
所描述，两级差分运放需要为每一级电路准备一个单独的共模稳压电路，使得每一级输出的共模电压都在预定范围之内，这带来了芯片面积以及功耗的增加。为解决这一问题，本专利技术提出了一种新的精简结构的两级差分运放输出共模稳压电路。如图4～图7所示，本专利技术采用的技术方案是：本专利技术包括第一级放大P型场效应管MP1/MP2/MP3/MP4、第一级放大N型场效应管MN1/MN2、第一级放大N型电流源IBN1/IBN2、第一级放大P型电流源IBP1、第一级放大N型电流源IBN1/IBN2、第二级放大N型场效应管MN3/MN4、第二级放大P型电流源IBP2/IBP3、两级运放密勒补偿电容C1/C2；正、负差分输入信号VIP、VIN分别输入到第一级放大P型场效应管MP2、第一级放大P型场效应管MP1的栅极，第一级放大P型场效应管MP1、第一级放大P型场效应管MP2的源极均和第一级放大P型电流源IBP1的输出端连接，第一级放大P型电流源IBP1的输入端接电源电压；第一级放大P型场效应管MP1、第一级放大P型场效应管MP2的漏极分别和第一级放大P型场效应管MP3、第一级放大P型场效应管MP4的源极连接，第一级放大P型场效应管MP3和第一级放大P型场效应管MP4的栅极串联到一起后连接到偏置电压VBP；第一级放大P型场效应管MP3、第一级放大P型场效应管MP4的漏极分别和第一级放大N型场效应管MN1、第一级放大N型场效应管MN2的漏极连接，第一级放大N型场效应管MN1和第一级放大N型场效应管MN2的栅极串联到一起后连接到偏置电压VBN；第一级放大N型场效应管MN1、第一级放大N型场效应管MN2的源极分别连接第一级放大N型电流源IBN1、第一级放大N型电流源IBN2的输入端，第一级放大N型电流源IBN1、第一级放大N型电流源IBN2的输出端接地；第二级放大N型场效应管MN3、第二级放大N型场效应管MN4的栅极分别连接到第一级放大P型场效应管MP3、第一级放大P型场效应管MP4的漏极，第二级放大N型场效应管MN3、第二级放大N型场效应管MN4的漏极分别连接第二级放大P型电流源IBP2、第二级放大P型电流源IBP3的输出端，第二级放大P型电流源IBP2和第二级放大P型电流源IBP3的输入端接电源电压；第二级放大N型场效应管MN3自身的栅极和漏极之间串接密勒补偿电容C1，第二级放大N型场效应管MN4自身的栅极和漏极之间串接密勒补偿电容C2，第二级放大N型场效应管MN3、第二级放大N型场效应管MN4的源极接地；第二级放大N型场效应管MN3、第二级放大N型场效应管MN4的漏极分别作为两级差分运放的第二级放大输出端，也作为两级差分运放的正、负差分输出信号VOP、VON。还包括稳压电阻R1、稳压电阻R2、稳压P型场效应管MP5～MP7、稳压P型电流源IBP4/IBP5、稳压N型电流源IBN3；稳压P型场效应管MP5和稳压P型场效应管MP6的漏极分别连接到第一级放大N型场效应管MN1、第一级放大N型场效应管MN2的源极，稳压P型场效应管MP5～MP7的栅极以及稳压P型场效应管MP7的漏极均连接到稳压N型电流源IBN3的输入端，稳压N型电流源IBN3的输出端连接到地；稳压P型场效应管MP5、稳压P型场效应管MP6的源极串接后分别经稳压电阻R1、稳压电阻R2连接到第二级放大N型场效应管MN4、第二级放大N型场效应管MN3的漏极，稳压P型场效应管MP5、稳压P型场效应管MP6的源极串接后连接到稳压P型电流源IBP4的输出端，稳压P型电流源IBP4的输入端接电源电压；稳压P型场效应管MP7的源极连接到稳压P型电流源IBP5的输出端，稳压P型电流源IBP5的输入端接电源电压；稳压P型场效应管MP7的源极接参考共模电压VCMO。所述的P型电流源的结构为两个单PMOS管串联构成的Cascode结构或者单PMOS管结构。PMOS管为P型场效应管。所述的N型电流源的结构为两个单NMOS管串联构成的Cascode结构或者单NMOS管结构。NMOS管为N型场效应管。所述的稳压P型电流源IBP5去掉，稳压P型场效应管MP7的源极直接连接到参考共模电压VCMO，稳压P型场效应管MP7的源极不连接稳压P型电流源IBP5，也不连接电源电压。还包括第三级运放电路，具体为：第三级放大N型场效应管MN5、第三级放大N型场效应管MN6的栅极分别连接到第二级放大N型场效应管MN3、第二级放大N型场效应管MN4的漏极，第三级放大N型场效应管MN5、第三级放大N型场效应管MN6的漏极分别连接第三级放大P型电流源IBP4、第三级放大P型电流源IBP5的输出端，第三级放大P型电流源IBP4和第三级放大P型电流源IBP5的输入端接电源电压；第三级放大N型场效应管MN5自身的栅极和漏极之间串接密勒补偿电容C3，第三级放大N型场效应管MN6自身的栅极和漏极之间串接密勒补偿电容C4，第三级放大N型场效应管MN5、第三级放大N型场效应管MN6的源极接地；第三级放大N型场效应管MN5、第三级放大N型场效应管MN6的漏极分别作为三级差分运放的第三级放大输出端，也作为两级差分运放的正、负差分输出信号VOP、VON。本专利技术的有益效果是：对于两级以上的差分运放，传统的共模电压稳定电路需要为每一级放大电路准备一个独立的共模输出稳定电路。而本专利技术提出的共模电压稳定电路，仅需2个电阻、3个MOS和3个电流源(一般来说也是3个MOS管)即可，电路结构精巧地利用了主放大器信号通路上的各级放大器器件，包括用于增强稳定性的密勒电容。附图说明图1为现有技术的两级差分运放结构电路图；图2为P型电流源所采用的Cascode结构和单PMOS管结构；图3为N型电流源所采用的Cascode结构和单NMOS管结构；图4为本专利技术具体实施例1的两级差分运放输出共模稳压电路图；图5为本专利技术具体实施例1的再次简化后的两级差分运放输出共模稳压电路图；图6为本专利技术具体实施例2的将附图4的输入MOS类型由PMOS改为NMOS后的电路镜像结构图；图7为本专利技术具体实施例3的三级差分运放输出共模稳压电路图。具体实施方式下面结合附图及具体实施例对本专利技术作进一步详细说明。本专利技术针对解决的技术问题的两级差分运放结构如图1所示。电路包括第一级放大P型场效应本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种精简的多级差分运放输出共模电压稳定电路，包括第一级放大P型场效应管MP1/MP2/MP3/MP4、第一级放大N型场效应管MN1/MN2、第一级放大N型电流源IBN1/IBN2、第一级放大P型电流源IBP1、第一级放大N型电流源IBN1/IBN2、第二级放大N型场效应管MN3/MN4、第二级放大P型电流源IBP2/IBP3、两级运放密勒补偿电容C1/C2；正、负差分输入信号VIP、VIN分别输入到第一级放大P型场效应管MP2、第一级放大P型场效应管MP1的栅极，第一级放大P型场效应管MP1、第一级放大P型场效应管MP2的源极均和第一级放大P型电流源IBP1的输出端连接，第一级放大P型电流源IBP1的输入端接电源电压；第一级放大P型场效应管MP1、第一级放大P型场效应管MP2的漏极分别和第一级放大P型场效应管MP3、第一级放大P型场效应管MP4的源极连接，第一级放大P型场效应管MP3和第一级放大P型场效应管MP4的栅极串联到一起后连接到偏置电压VBP；第一级放大P型场效应管MP3、第一级放大P型场效应管MP4的漏极分别和第一级放大N型场效应管MN1、第一级放大N型场效应管MN2的漏极连接，第一级放大N型场效应管MN1和第一级放大N型场效应管MN2的栅极串联到一起后连接到偏置电压VBN；第一级放大N型场效应管MN1、第一级放大N型场效应管MN2的源极分别连接第一级放大N型电流源IBN1、第一级放大N型电流源IBN2的输入端，第一级放大N型电流源IBN1、第一级放大N型电流源IBN2的输出端接地；第二级放大N型场效应管MN3、第二级放大N型场效应管MN4的栅极分别连接到第一级放大P型场效应管MP3、第一级放大P型场效应管MP4的漏极，第二级放大N型场效应管MN3、第二级放大N型场效应管MN4的漏极分别连接第二级放大P型电流源IBP2、第二级放大P型电流源IBP3的输出端，第二级放大P型电流源IBP2和第二级放大P型电流源IBP3的输入端接电源电压；第二级放大N型场效应管MN3自身的栅极和漏极之间串接密勒补偿电容C1，第二级放大N型场效应管MN4自身的栅极和漏极之间串接密勒补偿电容C2，第二级放大N型场效应管MN3、第二级放大N型场效应管MN4的源极接地；第二级放大N型场效应管MN3、第二级放大N型场效应管MN4的漏极分别作为两级差分运放的第二级放大输出端，也作为两级差分运放的正、负差分输出信号VOP、VON；其特征在于：还包括稳压电阻R1、稳压电阻R2、稳压P型场效应管MP5～MP7、稳压P型电流源IBP4/IBP5、稳压N型电流源IBN3；稳压P型场效应管MP5和稳压P型场效应管MP6的漏极分别连接到第一级放大N型场效应管MN1、第一级放大N型场效应管MN2的源极，稳压P型场效应管MP5～MP7的栅极以及稳压P型场效应管MP7的漏极均连接到稳压N型电流源IBN3的输入端，稳压N型电流源IBN3的输出端连接到地；稳压P型场效应管MP5、稳压P型场效应管MP6的源极串接后分别经稳压电阻R1、稳压电阻R2连接到第二级放大N型场效应管MN4、第二级放大N型场效应管MN3的漏极，稳压P型场效应管MP5、稳压P型场效应管MP6的源极串接后连接到稳压P型电流源IBP4的输出端，稳压P型电流源IBP4的输入端接电源电压；稳压P型场效应管MP7的源极连接到稳压P型电流源IBP5的输出端，稳压P型电流源IBP5的输入端接电源电压；稳压P型场效应管MP7的源极接参考共模电压VCMO。...

【技术特征摘要】
1.一种精简的多级差分运放输出共模电压稳定电路，包括第一级放大P型场效应管MP1/MP2/MP3/MP4、第一级放大N型场效应管MN1/MN2、第一级放大N型电流源IBN1/IBN2、第一级放大P型电流源IBP1、第一级放大N型电流源IBN1/IBN2、第二级放大N型场效应管MN3/MN4、第二级放大P型电流源IBP2/IBP3、两级运放密勒补偿电容C1/C2；正、负差分输入信号VIP、VIN分别输入到第一级放大P型场效应管MP2、第一级放大P型场效应管MP1的栅极，第一级放大P型场效应管MP1、第一级放大P型场效应管MP2的源极均和第一级放大P型电流源IBP1的输出端连接，第一级放大P型电流源IBP1的输入端接电源电压；第一级放大P型场效应管MP1、第一级放大P型场效应管MP2的漏极分别和第一级放大P型场效应管MP3、第一级放大P型场效应管MP4的源极连接，第一级放大P型场效应管MP3和第一级放大P型场效应管MP4的栅极串联到一起后连接到偏置电压VBP；第一级放大P型场效应管MP3、第一级放大P型场效应管MP4的漏极分别和第一级放大N型场效应管MN1、第一级放大N型场效应管MN2的漏极连接，第一级放大N型场效应管MN1和第一级放大N型场效应管MN2的栅极串联到一起后连接到偏置电压VBN；第一级放大N型场效应管MN1、第一级放大N型场效应管MN2的源极分别连接第一级放大N型电流源IBN1、第一级放大N型电流源IBN2的输入端，第一级放大N型电流源IBN1、第一级放大N型电流源IBN2的输出端接地；第二级放大N型场效应管MN3、第二级放大N型场效应管MN4的栅极分别连接到第一级放大P型场效应管MP3、第一级放大P型场效应管MP4的漏极，第二级放大N型场效应管MN3、第二级放大N型场效应管MN4的漏极分别连接第二级放大P型电流源IBP2、第二级放大P型电流源IBP3的输出端，第二级放大P型电流源IBP2和第二级放大P型电流源IBP3的输入端接电源电压；第二级放大N型场效应管MN3自身的栅极和漏极之间串接密勒补偿电容C1，第二级放大N型场效应管MN4自身的栅极和漏极之间串接密勒补偿电容C2，第二级放大N型场效应管MN3、第二级放大N型场效应管MN4的源极接地；第二级放大N型场效应管MN3、第二级放大N型场效应管MN4的漏极分别作为两级差分运放的第二级放大输出端，也作为两级差分运放的正、负差分输出信号VOP、VON；其特征在于：还包括稳压电阻R1、稳压电阻R2、稳压P型场效应管MP5～MP7、稳压P型电...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖马金，
申请(专利权)人：杭州恒芯微电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33