一种混合补偿的三级运算放大器制造技术

本发明专利技术提供了一种混合补偿的三级运算放大器，该三级运算放大器结合了前馈(Feedforward)补偿方法和米勒(Miller)补偿方法，可对三级运算放大器的相位进行有效补偿，在维持一定带宽的情况下，有效控制三级运放的功耗，同时利用Miller补偿的优点减少前馈对输出的影响，使其可应用于高精度低功耗转换器的设计中。其中，前馈通路由原来的两路变为一路，进而降低了前馈通路的影响，相比前馈补偿，其放大器输出信号建立速度提高；但是由于第二级与第三级采用了米勒补偿，其放大器的单位增益带宽相比于前馈补偿会有所降低。所以，本发明专利技术的一种混合补偿的三级运算放大器在速度和带宽之间进行了较好地折中。宽之间进行了较好地折中。宽之间进行了较好地折中。

【技术实现步骤摘要】
一种混合补偿的三级运算放大器


[0001]本专利技术涉及电子电路领域，特别是涉及一种混合补偿的三级运算放大器。

技术介绍

[0002]鉴于互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS)工艺的发展，晶体管的尺寸不断的缩小，其固有增益也随之降低，通常在65nm工艺以下，晶体管的固有增益≤10。因此要在先进工艺下设计实现一个高增益(≥60dB)的放大器，多级放大器成为首选。
[0003]但多级放大器的速度很慢，如果不考虑功耗，可以通过牺牲功耗来换取速度，但这种方法在工程应用中是不可取的。因此，采用传统的方案来说，低功耗和高速不能同时在多级放大器中兼容。

技术实现思路

[0004]鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种混合补偿的三级运算放大器，用于解决现有技术中低功耗和高速不能同时在多级放大器中兼容的问题。
[0005]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种混合补偿的三级运算放大器，包括：
[0006]第一放大模块，第二放大模块，第三放大模块，前馈模块和补偿模块；
[0007]所述三级运算放大器的输入端与所述第一放大模块的输入端电连接；
[0008]所述第一放大模块，第二放大模块，补偿模块和第三方大模块依次串联；所述第三放大模块的输出端即为所述三级运算放大器的输出端；
[0009]所述补偿模块包括，串联的补偿电容和补偿电阻；
[0010]所述前馈模块的输入端与所述三级运算放大器的输入端电连接；所述前馈模块的输出端与所述第二放大模块的输出端电连接。
[0011]进一步地，所述补偿模块，包括，串联的补偿电容和补偿电阻。
[0012]进一步地，所述第一放大模块的跨导为g
m1
，所述第二放大模块的跨导为g
m2
，所述第三方大模块的跨导为g
m3
；所述补偿电阻为R，且满足条件：R＝1/g
m3
。
[0013]进一步地，所述三级运算放大器还包括，电流供给模块；所述电流供给模块为所述第一放大模块，所述第二放大模块和所述第三放大模块提供电流。
[0014]进一步地，所述第一放大模块，包括，第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、第四晶体管、第五晶体管；所述第一晶体管、所述第二晶体管、所述第三晶体管为NPN型晶体三极管；所述第四晶体管和所述第五晶体管为PNP型晶体三极管；所述第一晶体管的基极与所述电流供给模块的输出端连接，所述第一晶体管的发射极与接地端连接；所述第一晶体管的集电极分别与所述第二晶体管和所述第三晶体管的发射极连接，所述第二晶体管的基极为所述第一放大模块的正向输入信号端，所述第三晶体管的基极为所述第一放大模块的负向输入信号端；所述第二晶体管的集电极与所述第一放大模块的正向输出端连接，所述第三
晶体管的集电极与所述第一放大模块的负向输出端连接；所述第四晶体管和所述第五晶体管的基极均与所述第一放大模块的偏置电源连接；所述第四晶体管和所述第五晶体管的发射极均与所述三级运算放大器的正极电源连接；所述第四晶体管的集电极与所述第一放大模块的正向输出端连接，所述第五晶体管的集电极与所述第一放大模块的负向输出端连接。
[0015]进一步地，所述第二放大模块，包括，第六晶体管、第七晶体管、第八晶体管、第九晶体管、第十晶体管、第十一晶体管；所述第六晶体管和所述第七晶体管为PNP型晶体三极管；所述第八晶体管、所述第九晶体管、所述第十晶体管和所述第十一晶体管为NPN型晶体三极管；所述第六晶体管和所述第七晶体管的基极分别于所述第一放大模块的正向输出端和负向输出端连接；所述第六晶体管和所述第七晶体管的发射极均与所述三级运算放大器的正极电源连接；所述第六晶体管和所述第七晶体管的集电极分别与所述第二放大模块的正向输出端和负向输出端连接；所述第八晶体管和所述第九晶体管的集电极分别与所述第二放大模块的正向输出端和负向输出端连接；所述第八晶体管和所述第九晶体管的基极分别与所述第二放大模块的正向输入信号端和负向输入信号端连接；所述第八晶体管的发射极分别与所述第十晶体管集电极的集电极连接，所述第九晶体管的发射极分别与所述第十一晶体管集电极的集电极连接；所述第十晶体管和所述第十一晶体管的发射极均与接地端连接；所述第十晶体管和所述第十一晶体管的基极均与所述电流供给模块的输出端连接。
[0016]进一步地，所述第三放大模块，包括，第十二晶体管、第十三晶体管、第十四晶体管、第十五晶体管、第十六晶体管、第十七晶体管；所述第十二晶体管和所述第十三晶体管为PNP型晶体三极管；所述第十四晶体管、所述第十五晶体管、所述第十六晶体管和所述第十七晶体管为NPN型晶体三极管；所述第十二晶体管和所述第十三晶体管的发射极均与所述三级运算放大器的正极电源连接；所述第十二晶体管和所述第十三晶体管的基极分别与所述第二放大模块的正向输出端和负向输出端连接；所述第十二晶体管的集电极与所述第十四晶体管的集电极连接；所述第十三晶体管的集电极与所述第十五晶体管的集电极连接；所述第十四晶体管和所述第十五晶体管的基极均与所述第三放大模块的偏置电源连接；所述第十四晶体管的发射极与所述第十六晶体管的集电极连接；所述第十五晶体管的发射极与所述第十七晶体管的集电极连接；所述第十六晶体管和所述第十七晶体管的基极均与所述电流供给模块的输出端连接；所述第十六晶体管和所述第十七晶体管的发射极均与接地端连接。
[0017]进一步地，所述补偿模块，包括，第一补偿子模块和第二补偿子模块；所述第一补偿模块，包括，串联的第一补偿电阻和第一补偿电容；所述第二补偿模块，包括，串联的第二补偿电阻和第二补偿电容；所述第一补偿电阻背离所述第一补偿电容的一端与所述第二放大模块的正向输出端连接；所述第二补偿电阻背离所述第二补偿电容的一端与所述第二放大模块的负向输出端连接；所述第一补偿电容背离所述第一补偿电阻的一端与所述第十二晶体管的集电极连接；所述第二补偿电容背离所述第二补偿电阻的一端与所述第十三晶体管的集电极连接。
[0018]进一步地，所述电流供给模块，包括，第十八晶体管；所述第十八晶体管为NPN型晶体三极管。
[0019]进一步地，所述第十八晶体管的集电极与电流源连接；所述第十八晶体管的基极
与所述第十八晶体管的集电极连接；所述第十八晶体管的基极为所述电流供给模块的输出端；所述第十八晶体管的发射极与接地端连接。
[0020]如上所述，本专利技术的一种混合补偿的三级运算放大器，具有以下有益效果：
[0021]本专利技术结合了前馈(Feedforward)补偿方法和米勒(Miller)补偿方法，可对三级运算放大器的相位进行有效补偿，在维持一定带宽的情况下，有效控制三级运放的功耗，同时利用Miller补偿的优点减少前馈对输出的影响，使其可应用于高精度低功耗转换器的设计中。其中，前馈通路由原来的两路变为一路，进而降低了前馈通路的影响，相比前馈补偿，其放大器输出信号建立速度提高；但本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种混合补偿的三级运算放大器，其特征在于，包括：第一放大模块，第二放大模块，第三放大模块，前馈模块和补偿模块；所述三级运算放大器的输入端与所述第一放大模块的输入端电连接；所述第一放大模块，第二放大模块，补偿模块和第三方大模块依次串联；所述第三放大模块的输出端即为所述三级运算放大器的输出端；所述补偿模块包括，串联的补偿电容和补偿电阻；所述前馈模块的输入端与所述三级运算放大器的输入端电连接；所述前馈模块的输出端与所述第二放大模块的输出端电连接。2.根据权利要求1所述的混合补偿的三级运算放大器，其特征在于：所述补偿模块，包括，串联的补偿电容和补偿电阻。3.根据权利要求2所述的混合补偿的三级运算放大器，其特征在于：所述第一放大模块的跨导为g
m1
，所述第二放大模块的跨导为g
m2
，所述第三方大模块的跨导为g
m3
；所述补偿电阻为R，且满足条件：R＝1/g
m3
。4.根据权利要求1所述的混合补偿的三级运算放大器，其特征在于：所述三级运算放大器还包括，电流供给模块；所述电流供给模块为所述第一放大模块，所述第二放大模块和所述第三放大模块提供电流。5.根据权利要求4所述的混合补偿的三级运算放大器，其特征在于：所述第一放大模块，包括，第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、第四晶体管、第五晶体管；所述第一晶体管、所述第二晶体管、所述第三晶体管为NPN型晶体三极管；所述第四晶体管和所述第五晶体管为PNP型晶体三极管；所述第一晶体管的基极与所述电流供给模块的输出端连接，所述第一晶体管的发射极与接地端连接；所述第一晶体管的集电极分别与所述第二晶体管和所述第三晶体管的发射极连接，所述第二晶体管的基极为所述第一放大模块的正向输入信号端，所述第三晶体管的基极为所述第一放大模块的负向输入信号端；所述第二晶体管的集电极与所述第一放大模块的正向输出端连接，所述第三晶体管的集电极与所述第一放大模块的负向输出端连接；所述第四晶体管和所述第五晶体管的基极均与所述第一放大模块的偏置电源连接；所述第四晶体管和所述第五晶体管的发射极均与所述三级运算放大器的正极电源连接；所述第四晶体管的集电极与所述第一放大模块的正向输出端连接，所述第五晶体管的集电极与所述第一放大模块的负向输出端连接。6.根据权利要求4所述的混合补偿的三级运算放大器，其特征在于：所述第二放大模块，包括，第六晶体管、第七晶体管、第八晶体管、第九晶体管、第十晶体管、第十一晶体管；所述第六晶体管和所述第七晶体管为PNP型晶体三极管；所述第八晶体管、所述第九晶体管、所述第十晶体管和所述第十一晶体管为NPN型晶体三极管；所述第六晶体管和所述第七晶体管的基极分别于所述第一放大模块的正向输出端和负向输出端连接；所述第六晶体管和所述第七晶体管的发射极均与所述三级运算放...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈凯让，王友华，刘建伟，张正平，付东兵，王健安，陈光炳，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第二十四研究所，
类型：发明
国别省市：