运算放大器制造技术

本公开提供一种运算放大器，包含电流镜电路、输入与增益级电路、输出级电路、偏压补偿电路及控制电路。电流镜电路产生偏压电流。输入与增益级电路耦接电流镜电路，输入与增益级电路根据一差分输入信号及偏压电流产生一增益偏压。输出级电路耦接电流镜电路及输入与增益级电路，输出级电路根据偏压电流及增益偏压产生一输出信号。偏压补偿电路并联于输出级电路，偏压补偿电路调整输入与增益级电路产生的增益偏压，使运算放大器具有可切换的频宽。

【技术实现步骤摘要】
运算放大器
本专利技术涉及一种运算放大器，且特别是一种频宽可切换的运算放大器。
技术介绍
运算放大器一般具有固定的频宽，具有固定频宽的运算放大器并无法满足不同频宽的应用需求，针对不同频宽的应用需求，需重新设计运算放大器，对于产品的开发，实属不便。再者，若将运算放大器设计为具有可切换的频宽，则需进一步考量运算放大器的稳定度问题，倘若造成运算放大器的不稳定，其实际可切换的频宽的范围亦将受限。进一步，将运算放大器设计为具有可切换的频宽亦须考量其电路面积，倘若运算放大器占据过大的电路面积，则难以满足现今对于产品的轻薄短小的要求。因此，设计运算放大器具有可切换的频宽时，必须同时兼顾运算放大器的良好稳定度及较小的电路面积，方属较佳的电路设计。
技术实现思路
本公开提供一种运算放大器，包含电流镜电路、输入与增益级电路、输出级电路、偏压补偿电路及控制电路。电流镜电路用以产生偏压电流。输入与增益级电路耦接电流镜电路，输入与增益级电路用以根据一差分输入信号及偏压电流产生一增益偏压。输出级电路耦接电流镜电路及输入与增益级电路，输出级电路用以根据偏压电流及增益偏压产生一输出信号。偏压补偿电路，并联于输出级电路，偏压补偿电路用以调整增益偏压。偏压补偿电路包含多个第一N型晶体管、多个第一开关、多个第一P型晶体管及多个第二开关。多个第一N型晶体管之间互为并联。各第一开关耦接各第一N型晶体管的控制端。多个第一P型晶体管之间互为并联且多个第一P型晶体管并联于多个第一N型晶体管。各第二开关耦接各第一P型晶体管的控制端。控制电路用以控制第一开关及第二开关分别为导通或截止，以改变第一N型晶体管之间的并联数量及第一P型晶体管之间的并联数量，以调整前述的增益偏压。附图说明图1为根据本公开的运算放大器的一实施例的方框示意图。图2为图1的运算放大器的一实施方式的电路图。图3为图2的运算放大器的偏压补偿电路的一实施方式的电路图。图4为图2的运算放大器的偏压补偿电路的另一实施方式的电路图。图5为图2的电流镜电路的输入晶体管的一实施方式的电路图。图6为图2的电流镜电路的输出晶体管的一实施方式的电路图。图7为本公开的开关的一实施方式的电路图。附图标记说明：1运算放大器11电流镜电路M1等效的输入晶体管M2等效的输出晶体管M11-M13输入晶体管M21-M23输出晶体管S71-S73第五开关S81-S83第六开关12输入与增益级电路121增益电路122增益电路13输出级电路MN2第二N型晶体管MP2第二P型晶体管14偏压补偿电路MN1等效的第一N型晶体管MN11-MN13第一N型晶体管S11-S13第一开关S21-S23第二开关MP1等效的第一P型晶体管MP11-MP13第一P型晶体管R1等效电阻R11-R13电阻R2等效电阻R21-R23电阻C1等效电容C11-C13电容C2等效电容C21-C23电容S31-S33第三开关S41-S43第四开关S51-S53第四开关S61-S63第三开关15控制电路I1参考电流I2偏压电流IN1差分输入端IN2差分输入端N1节点N2节点N3连接点OUT输出端C控制端CB控制端G栅极端D漏极端S源极端具体实施方式请合并参照图1及图2，图1为根据本公开的运算放大器1的一实施例的方框示意图，图2为图1的运算放大器的一实施方式的电路图。运算放大器1包含电流镜电路11、输入与增益级电路12、输出级电路13、偏压补偿电路14及控制电路15。其中，输出级电路13耦接输入与增益级电路12，电流镜电路11耦接输入与增益级电路12及输出级电路13，偏压补偿电路14并联于输出级电路13，控制电路15耦接偏压补偿电路14。如图2所示，电流镜电路11用以提供一偏压电流I2，输入与增益级电路12及输出级电路13根据电流镜电路11产生的偏压电流I2运行。输入与增益级电路12具有双端的差分输入端IN1、IN2。输入与增益级电路12接收差分输入信号，输入与增益级电路12以偏压电流I2根据其电路组态产生的增益(gain)在输入与增益级电路12与输出级电路13之间的节点N1、N2产生一增益偏压，输出级电路13再根据偏压电流I2及前述的增益偏压将差分输入信号放大而在输出端OUT产生输出信号。偏压补偿电路14则受控于控制电路15，偏压补偿电路14能改变输入与增益级电路12在节点N1、N2产生的增益偏压，使输出级电路13根据不同的增益偏压产生输出信号，也就是运算放大器1具有可切换的不同频宽，运算放大器1能支援高频或低频的应用。详细而言，请合并参照图2及图3，偏压补偿电路14包含多个第一N型晶体管MN11、MN12、MN13、多个第一P型晶体管MP11、MP12、MP13、多个第一开关S11、S12、S13及多个第二开关S21、S22、S23。其中，图2是以偏压补偿电路14包含等效的第一N型晶体管MN1及等效的第一P型晶体管MP1分别表示第一N型晶体管MN11、MN12、MN13及第一P型晶体管MP11、MP12、MP13为例，且图3是以偏压补偿电路14包含三个第一N型晶体管MN11、MN12及MN13及三个第一P型晶体管MP11、MP12、MP13为例，然本公开不以此为限，偏压补偿电路14亦可包含其他数量的N型晶体管及P型晶体管。在一实施例中，第一N型晶体管MN11、MN12、MN13与多个第一P型晶体管MP11、MP12、MP13可称为头尾配合相连晶体管元件(meshofhead-to-tailconnectedtransistors)。如图2及图3所示，第一N型晶体管MN11、MN12、MN13耦接在节点N1与节点N2之间，第一N型晶体管MN11、MN12、MN13之间互为并联，且各第一开关S11、S12、S13分别耦接各第一N型晶体管MN11、MN12、MN13的控制端，即第一开关S11耦接第一N型晶体管MN11的控制端，第一开关S12耦接第一N型晶体管MN12的控制端，且第一开关S13耦接第一N型晶体管MN13的控制端；第一开关S11、S12、S13受控于控制电路15，控制电路15能分别控制第一开关S11、S12、S13为导通或截止，以改变第一N型晶体管MN11、MN12、MN13之间的晶体管并联数量，使等效的第一N型晶体管MN1具有不同的长宽比(W/Lratio)，即等效的第一N型晶体管MN1具有可切换的尺寸。举例来说，当控制电路15控制第一开关S11导通且第一开关S12、S13截止时，第一N型晶体管MN11为导通而第一N型晶体管MN12、MN13为截止，第一N型晶体管本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种运算放大器，包含：/n一电流镜电路，用以产生一偏压电流；/n一输入与增益级电路，耦接该电流镜电路，用以根据一输入信号及该偏压电流产生一增益偏压；/n一输出级电路，耦接该电流镜电路及该输入与增益级电路，用以根据该偏压电流及该增益偏压产生一输出信号；/n一偏压补偿电路，并联于该输出级电路，用以调整该增益偏压，包含：/n多个第一N型晶体管，该些第一N型晶体管之间互为并联；/n多个第一开关，各该第一开关耦接各该第一N型晶体管的控制端；/n多个第一P型晶体管，并联于该些第一N型晶体管且该些第一P型晶体管之间互为并联；及/n多个第二开关，各该第二开关耦接各该第一P型晶体管的控制端；及/n一控制电路，用以控制该些第一开关及该第二开关分别为导通或截止，以改变该些第一N型晶体管之间的并联数量及该些第一P型晶体管之间的并联数量，以调整该增益偏压。/n

【技术特征摘要】
20190524 TW 1081181561.一种运算放大器，包含：
一电流镜电路，用以产生一偏压电流；
一输入与增益级电路，耦接该电流镜电路，用以根据一输入信号及该偏压电流产生一增益偏压；
一输出级电路，耦接该电流镜电路及该输入与增益级电路，用以根据该偏压电流及该增益偏压产生一输出信号；
一偏压补偿电路，并联于该输出级电路，用以调整该增益偏压，包含：
多个第一N型晶体管，该些第一N型晶体管之间互为并联；
多个第一开关，各该第一开关耦接各该第一N型晶体管的控制端；
多个第一P型晶体管，并联于该些第一N型晶体管且该些第一P型晶体管之间互为并联；及
多个第二开关，各该第二开关耦接各该第一P型晶体管的控制端；及
一控制电路，用以控制该些第一开关及该第二开关分别为导通或截止，以改变该些第一N型晶体管之间的并联数量及该些第一P型晶体管之间的并联数量，以调整该增益偏压。


2.如权利要求1所述的运算放大器，其中该偏压补偿电路还包含：
多个电阻，该些电阻之间互为并联；
多个电容，串联于该些电阻，且该些电容之间互为并联；
多个第三开关，各该第三开关串联于各该电阻；及
多个第四开关，各该第四开关串联于各该电容；
其中，该控制电路更控制该些第三开关及该第四开关分别为导通或截止，以改变该些电阻之间的并联数量及该些电容之间的并联数量，以调整该增益偏压。


3.如权利要求2所述的运算放大器，其中该输出级电路包含互为串联的一第二N型晶体管及一第二P型晶体管，其中该些电阻、该些第三开关、该些电容及该些第四开关耦接在该第二P型晶体管的栅极端与该第二N型晶体管的栅极端之间而并联于该些第一N型晶体管及该些第一P型晶体管。

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【专利技术属性】
技术研发人员：刘宏裕，曹成铭，王俊俨，
申请(专利权)人：合泰半导体中国有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44