高适应性的低噪声全差分高压运算放大器制造技术

本实用新型专利技术涉及一种高适应性的低噪声全差分高压运算放大器，其包括输入级电路、输出级电路、上共源共栅电路以及下共源共栅电路；还包括能提供输入级电路、输出级电路、上共源共栅电路、下共源共栅电路所需电源的偏置电源电路以及能与偏置电源电路、输入级电路、下共源共栅电路适配连接的电压钳位保护电路；通过偏置电源电路与电压钳位保护电路配合能将下共源共栅电路中低压NMOS器件的漏极电压钳位在所述低压NMOS器件的工作电压范围内。本实用新型专利技术能有效保证采用低压器件的下共源共栅电路的可靠性，并能提高整个高压运算放大器电路的工作稳定性，且在有效降低噪声的情况下，保持运算放大器的压摆率指标，安全可靠。

【技术实现步骤摘要】
高适应性的低噪声全差分高压运算放大器
本技术涉及一种运算放大器，尤其是一种高适应性的低噪声全差分高压运算放大器，属于高压运算放大器的

技术介绍
高压运算放大器除具有对信号的采集、比较、放大、运算等通常的特性功能外，由于其高压大电流的特点，非常适用于需要小体积、大输出功率的场合，广泛应用于一切末级需要大功率输出的电子装置中，在工业控制系统、通讯、汽车电子、轨道交通、新能源节能、军/民用航空航天、武器装备等各个领域都有广泛的应用。目前，对于采用cascode架构(共源共栅)的高压运算放大器，高压运算放大器中cascode架构包括上共源共栅电路电路以及下共源共栅电路，下共源共栅电路电路一般采用NMOS管构成。当高压运算放大器的输出电压变化时，下共源共栅电路中NMOS管的漏极端电压较高，由于下共源共栅电路中NMOS管多为工作电压为5V的低压器件，当NMOS管的漏极端电压较高时，则会影响下共源共栅电路电路的工作寿命，进而会影响整个高压运算放大器的正常使用。若下共源共栅电路采用高压器件，与低压器件相比，会导致性能差，同时会增加下共源共栅电路的面积，进而导致整个高压运算放大器的面积增大，甚至提高高压运算放大器的成本。
技术实现思路
本技术的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种高适应性的低噪声全差分高压运算放大器，其能有效保证采用低压器件的下共源共栅电路的可靠性，并能提高整个高压运算放大器电路的工作稳定性，且在有效降低噪声的情况下，保持运算放大器的压摆率指标，安全可靠。按照本技术提供的技术方案，所述高适应性的低噪声全差分高压运算放大器，包括输入级电路、输出级电路、与所述输出级电路适配连接的上共源共栅电路以及与所述输出级电路适配连接的下共源共栅电路；还包括能提供输入级电路、输出级电路、上共源共栅电路、下共源共栅电路所需电源的偏置电源电路以及能与偏置电源电路、输入级电路、下共源共栅电路适配连接的电压钳位保护电路；通过偏置电源电路与电压钳位保护电路配合能将下共源共栅电路中低压NMOS器件的漏极电压钳位在所述低压NMOS器件的工作电压范围内。所述输入级电路包括PMOS管PM20以及PMOS管PM21，所述PMOS管PM20的栅极端与差分输入信号INP连接，PMOS管PM21的栅极端与差分输入信号INN连接；电压钳位保护电路包括PMOS管PM32、PMOS管PM33以及与所述PMOS管PM32的栅极端、PMOS管PM33的栅极端连接的恒压驱动电路，所述恒压驱动电路与偏置电源电路内的偏置电流源的输出端连接，通过偏置电流源与恒压驱动电路能在PMOS管PM32的栅极端、PMOS管PM33的栅极端产生所需的固定驱动电压；PMOS管PM32的源极端与PMOS管PM20的漏极端、输出级电路的一输入端以及下共源共栅电路中NMOS管NM6的漏极端连接，PMOS管PM33的源极端与PMOS管PM21的漏极端、输出级电路的另一输入端以及下共源共栅电路电路中NMOS管NM5的漏极端连接，PMOS管PM32的漏极端以及PMOS管PM33的漏极端均接地；PMOS管PM20的源极端以及PMOS管PM21的源极端与偏置电源电路连接。所述偏置电源电路包括PMOS管PM5，所述PMOS管PM5的漏极端与与PMOS管PM20的源极端以及PMOS管PM21的源极端连接；所述PMOS管PM5的栅极端与偏置电源电路内PMOS管PM4的栅极端、PMOS管PM1的栅极端、PMOS管PM1的漏极端、NMOS管NM19的漏极端以及PMOS管PM17的栅极端连接；PMOS管PM1的源极端、PMOS管PM2的源极端、PMOS管PM3的源极端以及上共源共栅电路内的PMOS管PM16的源极端、PMOS管PM18的源极端、PMOS管PM19的源极端均与电压VDD连接，PMOS管PM2的栅极端与PMOS管PM3的栅极端、PMOS管PM4的漏极端以及NMOS管NM20的漏极端连接；PMOS管PM3的漏极端与PMOS管PM5的源极端连接，PMOS管PM2的漏极端与PMOS管PM4的源极端连接，PMOS管PM19的栅极端与PMOS管PM18的栅极端、PMOS管PM16的栅极端连接、PMOS管PM17的漏极端以及NMOS管NM10的漏极端连接；所述NMOS管NM19的栅极端、NMOS管NM20的栅极端、NMOS管NM18的栅极端、NMOS管NM17的栅极端、NMOS管NM17的漏极端均与偏置电流源的一输出端连接，NMOS管NM10的栅极端、NMOS管NM14的栅极端、NMOS管NM15的栅极端、NMOS管NM16的栅极端以及NMOS管NM18的漏极端均与偏置电流源的另一输出端连接；NMOS管NM18的源极端与NMOS管NM16的漏极端连接，NMOS管NM19的源极端与NMOS管NM15的漏极端连接，NMOS管NM20的源极端与NMOS管NM14的漏极端连接，NMOS管NM10的源极端、NMOS管NM14的源极端、NMOS管NM15的源极端、NMOS管NM16的源极端以及NMOS管NM17的源极端均接地，PMOS管PM18的漏极端以及PMOS管PM19的漏极端与输出级电路适配连接。所述恒压驱动电路包括与偏置电流源输出端连接的PMOS管PM30，PMOS管PM30的源极端与偏置电流源的输出端连接，PMOS管PM30的栅极端、PMOS管PM30的漏极端与PMOS管PM31的源极端连接，PMOS管PM31的栅极端与PMOS管PM31的漏极端、PMOS管PM32的栅极端、PMOS管PM33的栅极端、NMOS管NM30的漏极端以及NMOS管NM30的栅级端连接，NMOS管NM30的源极端与NMOS管NM31的漏极端、NMOS管NM31的栅极端连接，NMOS管NM31的源极端接地。还包括用于存储输入级电路失调电压的失调电压存储电路，所述失调电压存储电路包括PMOS管PM22以及PMOS管PM23，PMOS管PM22的栅极端与电容C2的一端连接，PMOS管PM23的栅极端与电容C1的一端连接，PMOS管PM22的漏极端与PMOS管PM20的漏极端连接，PMOS管PM23的漏极端与PMOS管PM21的漏极端连接；电容C1的另一端以及电容C2的另一端均接地；PMOS管PM22的源极端、PMOS管PM23的源极端与PMOS管PM7的漏极端连接，PMOS管PM7的栅极端与PMOS管PM5的栅极端连接，PMOS管PM7的源极端与PMOS管PM6的漏极端连接，PMOS管PM6的栅极端与PMOS管PM3的栅极端连接，PMOS管PM6的源极端与电压VDD连接。还包括能提供输出级电路所需共模电压的共模电压产生电路，所述共模电压产生电路包括PMOS管PM24、PMOS管PM25、NMOS管NM8以及NMOS管NM9；所述NMOS管NM9的栅极端、NMOS管NM8的栅极端与NMOS管NM18的栅极端连接，NMOS管NM9的源极端与NMOS管NM10的漏极端、PMOS管PM24的漏极端以及PMOS管PM25的漏极端连接本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高适应性的低噪声全差分高压运算放大器，包括输入级电路、输出级电路、与所述输出级电路适配连接的上共源共栅电路以及与所述输出级电路适配连接的下共源共栅电路；其特征是：/n还包括能提供输入级电路、输出级电路、上共源共栅电路、下共源共栅电路所需电源的偏置电源电路以及能与偏置电源电路、输入级电路、下共源共栅电路适配连接的电压钳位保护电路；通过偏置电源电路与电压钳位保护电路配合能将下共源共栅电路中低压NMOS器件的漏极电压钳位在所述低压NMOS器件的工作电压范围内。/n

【技术特征摘要】
1.一种高适应性的低噪声全差分高压运算放大器，包括输入级电路、输出级电路、与所述输出级电路适配连接的上共源共栅电路以及与所述输出级电路适配连接的下共源共栅电路；其特征是：
还包括能提供输入级电路、输出级电路、上共源共栅电路、下共源共栅电路所需电源的偏置电源电路以及能与偏置电源电路、输入级电路、下共源共栅电路适配连接的电压钳位保护电路；通过偏置电源电路与电压钳位保护电路配合能将下共源共栅电路中低压NMOS器件的漏极电压钳位在所述低压NMOS器件的工作电压范围内。


2.根据权利要求1所述的高适应性的低噪声全差分高压运算放大器，其特征是：所述输入级电路包括PMOS管PM20以及PMOS管PM21，所述PMOS管PM20的栅极端与差分输入信号INP连接，PMOS管PM21的栅极端与差分输入信号INN连接；
电压钳位保护电路包括PMOS管PM32、PMOS管PM33以及与所述PMOS管PM32的栅极端、PMOS管PM33的栅极端连接的恒压驱动电路，所述恒压驱动电路与偏置电源电路内的偏置电流源(1)的输出端连接，通过偏置电流源(1)与恒压驱动电路能在PMOS管PM32的栅极端、PMOS管PM33的栅极端产生所需的固定驱动电压；
PMOS管PM32的源极端与PMOS管PM20的漏极端、输出级电路的一输入端以及下共源共栅电路中NMOS管NM6的漏极端连接，PMOS管PM33的源极端与PMOS管PM21的漏极端、输出级电路的另一输入端以及下共源共栅电路电路中NMOS管NM5的漏极端连接，PMOS管PM32的漏极端以及PMOS管PM33的漏极端均接地；PMOS管PM20的源极端以及PMOS管PM21的源极端与偏置电源电路连接。


3.根据权利要求2所述的高适应性的低噪声全差分高压运算放大器，其特征是：所述偏置电源电路包括PMOS管PM5，所述PMOS管PM5的漏极端与PMOS管PM20的源极端以及PMOS管PM21的源极端连接；
所述PMOS管PM5的栅极端与偏置电源电路内PMOS管PM4的栅极端、PMOS管PM1的栅极端、PMOS管PM1的漏极端、NMOS管NM19的漏极端以及PMOS管PM17的栅极端连接；
PMOS管PM1的源极端、PMOS管PM2的源极端、PMOS管PM3的源极端以及上共源共栅电路内的PMOS管PM16的源极端、PMOS管PM18的源极端、PMOS管PM19的源极端均与电压VDD连接，PMOS管PM2的栅极端与PMOS管PM3的栅极端、PMOS管PM4的漏极端以及NMOS管NM20的漏极端连接；PMOS管PM3的漏极端与PMOS管PM5的源极端连接，PMOS管PM2的漏极端与PMOS管PM4的源极端连接，PMOS管PM19的栅极端与PMOS管PM18的栅极端、PMOS管PM16的栅极端连接、PMOS管PM17的漏极端以及NMOS管NM10的漏极端连接；
所述NMOS管NM19的栅极端、NMOS管NM20的栅极端、NMOS管NM18的栅极端、NMOS管NM17的栅极端、NMOS管NM17的漏极端均与偏置电流源(1)的一输出端连接，NMOS管NM10的栅极端、NMOS管NM14的栅极端、NMOS管NM15的栅极端、NMOS管NM16的栅极端以及NMOS管NM18的漏极端均与偏置电流源(1)的另一输出端连接；NMOS管NM18的源极端与NMOS管NM16的漏极端连接，NMOS管NM19的源极端与NMOS管NM15的漏极端连接，NMOS管NM20的源极端与NMOS管NM14的漏极端连接，NMOS管NM10的源极端、NMOS管NM14的源极端、NMOS管NM15的源极端、NMOS管NM16的源极端以及NMOS管NM17的源极端均接地，PMOS管PM18的漏极端以及PMOS管PM19的漏极端与输出级电路适配连接。


4.根据权利要求2所述的高适应性的低噪声全差分高压运算放大器，其特征是：所述恒压驱动电路包括与偏置电流源(1)输出端连接的PMOS管PM30，PMOS管PM30的源极端与偏置电流源(1)的输出端连接，PMOS管PM30的栅极端、PMOS管PM30的漏极端与PMOS管PM31的源极端连接，PMOS管PM31的栅极端与PMOS管PM31的漏极端、PMOS管PM32的栅极端、PMOS管PM33的栅极端、NMOS管NM30的漏极端以及NMOS管NM30的栅极端连接，NMOS管NM30的源极端与NMOS管NM31的漏极端、NMOS管NM31的栅极端连接，NMOS管NM31的源极端接地。


5.根据权利要求3所述的高适应性的低噪声全差分高压运算放大器，其特征是：还包括用于存储输入级电路失调电压的失调电压存储电路，所述失调电压存储电路包括PMOS管PM22以及PMOS管PM23，PMOS管PM22的栅极端与电容C2的一端连接，PMOS管PM23的栅极端与电容C1的一端连接，PMOS管PM22的漏极端与PMOS管PM20的漏极端连接，PMOS管PM23的漏极端与PMOS管PM21的漏极端连接；电容C1的另一端以及电容C2的另一端均接地；
PMOS管PM22的源极端、PMOS管PM23的源极端与PMOS管PM7的漏极端连接，PMOS管PM7的栅极端与PMOS管PM5的栅极端连接，PMOS管PM7的源极端与PMOS管PM6的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张明，马学龙，焦炜杰，杨金权，石方敏，
申请(专利权)人：润石芯科技深圳有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44