可补偿的运算放大电路与相关方法技术

本发明专利技术提供一种运算放大电路，其会依据内部状态来进行动态补偿。当内部状态指示出有发生不稳定的可能时，补偿机制才会被启动。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术提供一种运算放大器，尤指一种可进行动态补偿的运算放大器。
技术介绍
运算放大器(operational amplifier)是各种电路中一个重要的电路组成元件，而根据所需求的应用，运算放大器往往需要满足一些设计需求，举例来说，直流增益(DC gain)、单位增益频宽(unit-gain bandwidth)、相位余裕(phase margin)、回转率(slew rate)等等。运算放大器经常使用在闭回路的配置，其中整体电路的准确性与线性度是由直流增益所决定；整体电路的处理速度是由单位增益频宽或回转率所决定；以及整体电路的稳定度则由相位余裕所决定。设计一个具有高单位增益频宽及/或高回转率的高直流增益放大器时，若要使其另具有够好的相位余裕是十分困难的。而为了确保具有不错的稳定度，补偿技术便经常应用于运算放大器中，然而，使用补偿却会造成单位增益频宽及/或回转率的降低。因此，现有的运算放大器仍有上述问题有待解决。
技术实现思路
本专利技术的目的之一，在于提供一种运算放大器，以解决上述的问题。本专利技术的目的之一，在于提供一种可依内部状态来进行适当的补偿的运算放大器。本专利技术的目的之一，在于提供一种可进行不同的补偿的运算放大器。本专利技术的实施例揭露一种运算放大器及其方法。该运算放大器包含核心电路；可调整补偿电路，用来补偿该核心电路；以及补偿控制器，用来自该核心电路的一端点接收电压信号，并依据该电压信号产生补偿控制信号来控制该可调整补偿电路。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种运算放大电路，包含有核心电路，用以执行该运算放大电路的功能；可调整补偿电路，耦接至该核心电路，用来依据控制信号来补偿该核心电路；以及补偿控制器，耦接该可调整补偿电路，用以接收来自该核心电路的状态信号，并依据该状态信号产生该控制信号。为了实现上述目的，本专利技术还提供了一种运算放大器的补偿方法，该运算放大器包含有核心电路与补偿电路，该方法包含检测该核心电路的内部状态来产生检测信号；以及依据该检测信号，选择该补偿电路的第一补偿模式或第二补偿模式来补偿该核心电路。为了实现上述目的，本专利技术还提供了一种运算放大器电路的补偿方法，该运算放大器包含有核心电路与补偿电路，该方法包含检测该核心电路的内部状态；以及依据该核心电路的该内部状态来控制该补偿电路以补偿该核心电路。附图说明图1为本专利技术可补偿运算放大器的一实施例的功能方块图。图2显示于已知切换式电容电路的电路示意图。图3为图2所示的切换式电容电路的输出电压于电荷转移模式下的波形图。图4A为本专利技术可补偿运算放大器应用于切换式电容电路的一实施例的示意图。图4B为本专利技术可补偿运算放大器应用于切换式电容电路的另一实施例的示意图。图5为本专利技术补偿控制器的一实施例的示意图。图6为有限状态机的一实施例的示意图。图7为补偿控制器的比较器的电路示意图。100、400A、400B 运算放大电路 110、410 核心电路120、420A、420B 补偿电路 130、410 补偿控制器210 运算放大器510、520 比较器530 有限状态机540 计时电路 具体实施例方式此说明书中揭露数个实施例来说明本专利技术的最佳实施态样，然而，本专利技术实际上是可由许多方式来加以实作，因此并不限于以下所述的特定范例或这些范例中所提到的技术特征的实作方式。图1的实施例中，可补偿运算放大器100包含有核心电路110、可调整补偿电路120以及补偿控制电路130。核心电路110为已知运算放大器，以及核心电路110会接收差动输入信号IN+/IN-，并输出差动输出信号OUT+/OUT-，虽然图1是显示差动输出，然而本专利技术亦可应用于单端输出的运算放大器。补偿控制器130自核心电路110接收状态信号STATE，并据此产生补偿控制信号COMP_CTL来控制补偿电路120的运作。补偿电路120是连接至核心电路110中至少两个端点，以及状态信号STATE包含有核心电路110中一个端点的电压值，而补偿控制器130便检测核心电路110的“状态”并据此来决定使用一个适当的补偿模式。一实施例，该可调整补偿电路120具有至少二种补偿模式，该至少二种补偿模式分别为不同的补偿方法，以使该可补偿运算放大器100得到较佳的补偿方法。一实施例，补偿控制信号COMP_CTL是一个逻辑信号，以决定补偿电路120是否关闭其补偿机制，例如，当补偿控制器130判断不存在稳定度问题时，补偿控制器130会关闭由补偿电路120所施加的补偿机制以提升运算放大器的处理速度，另一方面，当补偿控制器130发现需要提供补偿以避免不稳定时，补偿控制器130便会启用由补偿电路120所提供的补偿机制。一实施例，本专利技术亦适用于切换式电容电路(switch-capacitor circuit)的应用。切换式电容电路是于取样模式(sampling phase)与电荷转移模式(transfer phase)下运行。图2显示于已知切换式电容电路的电路示意图。于取样模式中，输入电压VIN会被取样至取样电容C1；而于电荷转移模式中，经由包含运算放大器210与反馈电容C2的运算放大电路，因此储存于取样电容C1中的电荷便会被转移至负载电容CL上。一实施例，运算放大器210为反向放大配置，其中运算放大器210的正输入端连接至接地端，而运算放大器210的负输入端则分别连接至取样电容C1与反馈电容C2。当切换式电容电路进入电荷转移模式之后，输出电压VOUT将会变成VIN×C1/C2。图2所示的切换式电容电路的输出电压于电荷转移模式下的波形是显示于图3中。在此，电荷转移模式开始于时间为0时，而取样电容C1所储存的电荷便开始转移至负载电容CL，因此输出电压VOUT(其为负载电容CL两端的跨压)便逐渐地增加且最后会达到电压值VIN×C1/C2。由于运算放大器210本身的有限驱动能力，电荷转移的过程实际上可进一步地区分为两个模式回转模式(slewing phase)与线性稳定模式(linear settling phase)，于一开始时，无论运算放大器210的差动输入电压有多大，输出电压VOUT都是随着时间而线性地增加，而于输出电压VOUT随着时间线性地增加的过程中，运算放大器210可说是以其最大驱动能力而正在进行回转/驱动，而当输出电压VOUT接近最终的电压值VIN×C1/C2时(图3以ts来标示此时间点)，运算放大器210便不再需要以其最大驱动能力来运作，因此，运算放大器210便进入线性稳定模式，而相较于回转模式，输出电压VOUT于线性稳定模式下便以较慢的速度来逐渐增加。然而，切换式电容电路的稳定度仅有在线性稳定模式中是有意义的，而在回转模式中，运算放大器210是以最大驱动能力来运作，因此实际上是无须考虑不稳定的问题。然而，不幸地，已知切换式电容电路会使用同一补偿电路于两种操作模式中，而补偿电路往往包含一个电容值很大的电容，因此便对运算放大器的驱动能力(亦即回转率)造成限制。于本专利技术的实施例中，补偿电路120所提供的补偿机制会于回转模式中关闭(亦即停止运作)，如此一来，便可大幅地提升运算放大器的处理速度。本专利技术应用于切换式电容电路的一实施例是显示于图4A中。在此，可补偿运算放大电路400A包含核心电路410、可调整补本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种运算放大电路，包含有：核心电路，用以执行该运算放大电路的功能；可调整补偿电路，耦接至该核心电路，用来依据控制信号来补偿该核心电路；以及补偿控制器，耦接该可调整补偿电路，用以接收来自该核心电路的状态信号，并依据该状 态信号产生该控制信号。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：林嘉亮，周格至，李朝政，
申请(专利权)人：瑞昱半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]