一种恒定跨导轨至轨输入输出运算放大器制造技术

本发明专利技术公开一种恒定跨导轨至轨输入输出运算放大器，包括待稳定运放电路和辅助电路。辅助电路连接于待稳定运放电路的电源轨和地轨之间，其第一输入端与待稳定运放电路的差分对晶体管pm1、pm2的尾电流输出端连接，其第二输入端与待稳定运放电路的差分对晶体管nm1、nm2的尾电流输出端连接，其第一输出端与待稳定运放电路的晶体管pm13的输入端连接，其第二输出端与待稳定运放电路的晶体管pm14的输入端连接。以上方案，通过在原恒定跨导轨至轨输入输出运算放大器的电路中增设辅助电路消除恒定跨导轨至轨输入输出运算放大器在输入共模电平变化时输出级的偏置状态的变化，稳定恒定跨导轨至轨输入输出运算放大器的运放带宽、相位裕度和整体功耗。相位裕度和整体功耗。相位裕度和整体功耗。

【技术实现步骤摘要】
一种恒定跨导轨至轨输入输出运算放大器


[0001]本专利技术涉及集成电路设计
，特别涉及一种恒定跨导轨至轨输入输出运算放大器。

技术介绍

[0002]集成电路设计中经常用到恒定跨导轨至轨输入输出运算放大器。目前，恒定跨导轨至轨输入输出运算放大器的运放电路结构如图1所示，其包括两个输入差分对晶体管nm1、nm2(一对N
‑
MOS管)及pm1、pm2(一对P
‑
MOS管)，该电路输入共模电压VCMIN＝(VIM+VIP)/2的范围应当满足VSS＜VCMIN＜VDD。在该电路中：
[0003]当输入共模电压VCMIN接近电源轨电压VDD时，差分对晶体管pm1、pm2关闭，差分对晶体管nm1、nm2工作，差分对晶体管pm1、pm2的尾电流经晶体管pm3流至晶体管nm6，通过晶体管nm6/nm5镜像叠加给差分对晶体管nm1、nm2作为尾电流源，差分对晶体管nm1、nm2的偏置电流增加，保持运放整体跨导的恒定。但是，此时电流源pm8、pm9的电流更多的流向了差分对晶体管nm1、nm2，使得流向晶体管pm13、pm14的电流减少，进而流过晶体管pm7、nm7的电流减少，晶体管pm7、nm7的栅源电压减小，输出级晶体管pm15、nm15的栅源电压增加，导致输出级晶体管pm15、nm15静态偏置电流增加，跨导增加，使得运放的带宽、相位裕度增加了，静态功耗也增加了。
[0004]当输入共模电压VCMIN接近地轨电压VSS时，差分对晶体管nm1、nm2关闭，差分对晶体管nm1、nm2的尾电流经过晶体管nm3后流至晶体管pm6，通过晶体管pm6、pm5镜像叠加给差分对晶体管pm1、pm2，增加了差分对晶体管pm1、pm2的尾电流，差分对晶体管pm1、pm2跨导增加，保持了运放整体跨导恒定。但是，此时电流源pm8、pm9的电流原本应流过差分对晶体管nm1、nm2的部分，流向了晶体管pm13、pm14，晶体管pm13、pm14的电流增加，晶体管pm7、nm7的电流增加，晶体管pm7、nm7的栅源电压增加，导致输出级晶体管pm15、nm15的栅源电压减小，流过输出级晶体管pm15、nm15的静态电流减小，输出级晶体管pm15、nm15的跨导减小，使得运放的带宽、相位裕度减小了，静态功耗也随之减小。
[0005]基于上述分析，现有的恒定跨导轨至轨输入输出运算放大器，在不同输入共模电压下，输出级的偏置状态不一样，导致输出级跨导和功耗不一样，使得运算放大器的带宽、相位裕度和功耗发生较大变化。

技术实现思路

[0006]本专利技术要解决的是现有恒定跨导轨至轨输入输出运算放大器存在的输出级偏置状态、跨导和功耗不稳定的技术问题，为此，本专利技术提供了一种设置有辅助电路的恒定跨导轨至轨输入输出运算放大器。
[0007]针对上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：
[0008]本专利技术实施例提供一种恒定跨导轨至轨输入输出运算放大器，包括待稳定运放电路和辅助电路，其中：
[0009]所述辅助电路连接于所述待稳定运放电路的电源轨和地轨之间，其第一输入端与所述待稳定运放电路的差分对晶体管pm1、pm2的尾电流输出端连接，其第二输入端与所述待稳定运放电路的差分对晶体管nm1、nm2的尾电流输出端连接，其第一输出端与所述待稳定运放电路的晶体管pm13的输入端连接，其第二输出端与所述待稳定运放电路的晶体管pm14的输入端连接；
[0010]所述差分对晶体管pm1、pm2关闭、所述晶体管pm13、pm14的输入端电流减小时，所述辅助电路向所述晶体管pm13、pm14的输入端增补电流；所述差分对晶体管nm1、nm2关闭、所述晶体管pm13、pm14的输入端电流增大时，所述辅助电路削弱所述晶体管pm13、pm14的输入端电流。
[0011]本专利技术一些实施例中所述的恒定跨导轨至轨输入输出运算放大器，所述辅助电路的第一输入端与所述待稳定运放电路的晶体管nm6的输入端连接，其第二输入端与所述待稳定运放电路的晶体管pm6的输入端连接；
[0012]所述晶体管pm13和所述晶体管pm14的输入电流减小时，所述晶体管nm6的输入端电流增大，所述辅助电路以所述晶体管nm6的输入端增大的电流增补至所述晶体管pm13和所述晶体管pm14的输入端；
[0013]所述晶体管pm13和所述晶体管pm14的输入电流增大时，所述晶体管pm6的输入端电流减小，所述辅助电路以所述晶体管pm6的输入端减小的电流削弱所述晶体管pm13和所述晶体管pm14输入端的电流。
[0014]本专利技术一些实施例中所述的恒定跨导轨至轨输入输出运算放大器，所述辅助电路包括：
[0015]电流增补电路，其输入端与所述待稳定运放电路的晶体管nm6的输入端连接，其第一输出端与所述辅助电路的第一输出端连接，其第二输出端与所述辅助电路的第二输出端连接；所述晶体管nm6的输入端电流增大、所述晶体管pm13和所述晶体管pm14的输入电流减小时，所述晶体管nm6的输入端增大的电流经所述电流增补电路输出至所述晶体管pm13和所述晶体管pm14，以确保流经所述晶体管pm13和所述晶体管pm14的电流为恒定值。
[0016]本专利技术一些实施例中所述的恒定跨导轨至轨输入输出运算放大器，所述辅助电路还包括：
[0017]电流削弱电路，其输入端与所述待稳定运放电路的晶体管pm6的输入端连接，其第一输出端与所述辅助电路的第一输出端连接，其第二输出端与所述辅助电路的第二输出端连接；所述晶体管pm6的输入端电流减小、所述晶体管pm13和所述晶体管pm14的输入电流增大时，所述晶体管pm6的输入端减小的电流经所述电流削弱电路输出至所述晶体管pm13和所述晶体管pm14，以确保流经所述晶体管pm13和所述晶体管pm14的电流为恒定值。
[0018]本专利技术一些实施例中所述的恒定跨导轨至轨输入输出运算放大器，所述电流增补电路包括晶体管nm20，所述晶体管nm20与所述晶体管nm6镜像连接，所述晶体管nm6的输入端增大的电流经所述晶体管nm20镜像接入所述电流增补电路。
[0019]本专利技术一些实施例中所述的恒定跨导轨至轨输入输出运算放大器，所述电流增补电路还包括晶体管pm21、一对镜像晶体管pm22和pm23；
[0020]所述晶体管pm21的输入端与所述晶体管nm20的输出端连接，一对所述镜像晶体管pm22和pm23的输入端与所述晶体管pm21的输出的端连接，所述晶体管pm22的输出端与所述
晶体管pm14的输入端连接，所述晶体管pm23的输出端与所述晶体管pm13的输入端连接。
[0021]本专利技术一些实施例中所述的恒定跨导轨至轨输入输出运算放大器，所述电流削弱电路包括晶体管pm20，所述晶体管pm20与所述晶体管pm6镜像连接；所述晶体管pm6的输入端减小的电流经所述晶体管pm20镜像接入所述电流削弱电路。
[0022]本专利技术一些实施例中所述的恒定跨导轨至轨输入输出运算放大器，所述电流削弱电路还包括晶体管n本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种恒定跨导轨至轨输入输出运算放大器，其特征在于，包括待稳定运放电路和辅助电路，其中：所述辅助电路连接于所述待稳定运放电路的电源轨和地轨之间，其第一输入端与所述待稳定运放电路的差分对晶体管pm1、pm2的尾电流输出端连接，其第二输入端与所述待稳定运放电路的差分对晶体管nm1、nm2的尾电流输出端连接，其第一输出端与所述待稳定运放电路的晶体管pm13的输入端连接，其第二输出端与所述待稳定运放电路的晶体管pm14的输入端连接；所述差分对晶体管pm1、pm2关闭、所述晶体管pm13、pm14的输入端电流减小时，所述辅助电路向所述晶体管pm13、pm14的输入端增补电流；所述差分对晶体管nm1、nm2关闭、所述晶体管pm13、pm14的输入端电流增大时，所述辅助电路削弱所述晶体管pm13、pm14的输入端电流。2.根据权利要求1所述的恒定跨导轨至轨输入输出运算放大器，其特征在于：所述辅助电路的第一输入端与所述待稳定运放电路的晶体管nm6的输入端连接，其第二输入端与所述待稳定运放电路的晶体管pm6的输入端连接；所述晶体管pm13和所述晶体管pm14的输入电流减小时，所述晶体管nm6的输入端电流增大，所述辅助电路以所述晶体管nm6的输入端增大的电流增补至所述晶体管pm13和所述晶体管pm14的输入端；所述晶体管pm13和所述晶体管pm14的输入电流增大时，所述晶体管pm6的输入端电流减小，所述辅助电路以所述晶体管pm6的输入端减小的电流削弱所述晶体管pm13和所述晶体管pm14输入端的电流。3.根据权利要求2所述的恒定跨导轨至轨输入输出运算放大器，其特征在于，所述辅助电路包括：电流增补电路，其输入端与所述待稳定运放电路的晶体管nm6的输入端连接，其第一输出端与所述辅助电路的第一输出端连接，其第二输出端与所述辅助电路的第二输出端连接；所述晶体管nm6的输入端电流增大、所述晶体管pm13和所述晶体管pm14的输入电流减小时，所述晶体管nm6的输入端增大的电流经所述电流增补电路输出至所述晶体管pm13和所述晶体管pm14，以确保流经所述晶体管pm13和所述晶体管pm14的电流为恒定值。4.根据权利要求3所述的恒定跨导轨至轨输入输出运算放大器，其特征在于，所述辅助电路还包括：电流削弱电路，其输入端与所述待稳定运放电路的晶体管pm6的输入端连接，其第一输出端与所述辅助电路的第...

【专利技术属性】
技术研发人员：喻彪，张东彪，卢道良，王金博，
申请(专利权)人：深圳列拓科技有限公司，
类型：发明
国别省市：