一种轨对轨运算放大器制造技术

本发明专利技术公开了一种轨对轨运算放大器，包括米勒补偿电路，该电路分别连接有第一级电路和第二级电路，第一级电路包含有Ｎ管输入电路、Ｐ管输入电路、电流注入电路、电流抽取电路、第一级输出支路电路以及偏置电路；电流抽取电路补偿Ｐ管输入电路注入到第一级输出支路电路中的电流，使第一级输出支路电路中的电流不受Ｐ管输入电路中电流的影响；同理，电流注入电路补偿Ｎ管输入电路注入到第一级输出支路中的电流，使第一级输出支路中电流不受Ｎ管输入电路中电流的影响；所述第二级电路是一个以电流源为负载的共源放大器。该种运算放大器不但结构简单，而且能够在轨对轨电压范围内保证较高的增益，并稳定第一级输出端的直流电平，提高运放的带宽。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及的是一种适用于宽输出电压范围高电流匹配性电荷泵的轨对轨运 放，以下结合附图，通过实例对其进行进一步描述，但是不构成对本专利技术的限制。本实例 的电路级仿真采用的是TSMCO. 18um RF CMOS工艺，并使用Cadence公司的SpectreRF在 ADE(Advanced Design Environment)环境下仿真得到的，电路工作的电源电压为1. 8V。附图说明图1是本专利技术轨对轨运放的晶体管级电路图。该运放由三部分组成，即运放第一 级电路1、第二级电路2和米勒补偿电路。第一级电路1为该运放核心部分，其包含有N管 输入电路6、P管输入电路5、电流注入电路4、电流抽取电路3、第一级输出支路电路7、偏置 电路以及连接各电路的第一至第十九节点ai-ai9。第二级电路2是一个以电流源为负载的 共源放大器。以上各电路的连接关系为电流抽取电路3、电流注入电路4、P管输入电路5和N 管输入电路6的正负输入端彼此并联与输入信号正负端相连；电流抽取电路3和电流注入 电路4的输出端(输出电流)连接到偏置电路、的电流汇合端，该汇合端同样连接到第一 级输出支路7的第一电压偏置端；P管输入电路5的两个输出端(输出电流)连接到第一级 输出支路7的两个第一输入端(电流输入端)，N管输入电路6的两个输出端(输出电流) 连接到第一级输出支路7的两个第二输入端(电流输入端)；偏置电路输出端分别 连接到第一级输出支路7的第二、第三电压偏置端。电流抽取电路3和P管输入电路5的 电压偏置端相并联接到偏置电路b2的电压输出端，电流注入电路4和N管输入电路6的电 压偏置端相并联接到偏置电路1^的电压输出端；第一级输出支路7的输出端接第二级电路 2的输入端和米勒补偿电路的输入端，第二级电路2的输出端接米勒补偿电路的输出端。在第一级电路1中，电流抽取电路3补偿P管输入电路5注入到第一级输出支路 电路7中的电流，使第一级输出支路电路7中的电流不受P管输入电路5中电流的影响；同 理，电流注入电路4补偿N管输入电路6注入到第一级输出支路7中的电流，使第一级输出 支路7中电流不受N管输入电路6中电流的影响。米勒补偿电路用于增加两级运放的稳定 性。本专利技术第一级电路1的构成如下电流注入电路4由第一至三MOS管Mp M2和M3 构成其中第三MOS管M3的漏端与第一、二 MOS管M1和M2的源端相连接于第三节点a3 ；第 三MOS管M3的源端接地，栅端连接到第五节点a5上，第一、二 MOS管M1J2的漏端连接到节 点第十节点a1Q上，第一、二 MOS管M1J2的栅端分别接到第一、二节点 、a2上。N管输入电路6由第四、五MOS管M4、M5和第七MOS管M7构成第七MOS管M7的漏 端与第四、五MOS管M4、M5的源端相连接于第四节点a4 ；第七MOS管M7的源端接地，栅端接 到第五节点 上，第四、五MOS管Μ4、Μ5&漏端分别接到第十一、十二节点an、a12上，第四、 五MOS管M4、M5的栅端分别接到第一、二节点 、a2上。P管输入电路5由第九、十和i^一 MOS管M9、Mltl、M11构成第九MOS管M9的漏端与 第十、十一 MOS管M1Q、Mn的源端相连接于第七节点a7 ；第九MOS管M9的源端接电源，栅端接 到第六节点 上；第十、十一 MOS管MltlJ11的漏端分别接到第十一、十二节点an、a12上，而栅端分别接到第一、二节点 、 上；电流抽取电路3由第十二、十三和十四MOS管M12、M13、 M14构成第十二 MOS管M12的漏端与第十三、十四MOS管M13、M14的源端相连接于第八节点 a8 ；第十二 MOS管M12的源端接电源，栅端接到第六节点a6上；第十三、十四MOS管M13、M14的 漏端相连接到第十节点a1(l上，第十三、十四MOS管M13、M14的栅端分别接到第一、二节点 、 a2上；第一级输出支路7由第十五、十六MOS管M15、M16以及第十八至二十三MOS管M18-M23 构成第十五、十六MOS管M15、M16的源端相连接到第九节点a9上，第十五、十六MOS管M15、 M16的栅端相连接到第十节点a1(1上，第十五、十六MOS管M15、M16的漏端分别接第十一、十二 节点an、a12 ；第十八、十九MOS管M18、M19的源端分别接到第十一、十二节点an、a12，栅端相连 接到第十节点a1(1上，漏端分别接第十四、十五节点a14、a15 ；第二十、二十一 MOS管M2(1、M21的 源端分别接到第十七、十八节点a17、a18，栅端相连接到第十六节点a16，漏端分别接第十四、 十五节点a14、a15 ；第二十二、二十三MOS管M22、M23的源端相连接到第十九节点a19后接地， 栅端相连接到第十四节点a14，漏端分别接第十七、十八节点a17、a18 ；第一级电路1的偏置电 路包括第六MOS管M6、第八MOS管M8、第十七MOS管M17、第一电流源Ibnl、第二电流源Ibpl、第 三电流源Itaill、第一偏置电压源Vbpl和第二偏置电压源Vbnl 第六MOS管M6的源端接地，栅 端和漏端与第一电流源Ibnl的一端相连接于第五节点a5，而第一电流源Ibnl的另一端接电 源；第八MOS管M8的源端接电源，栅端和漏端与第二电流源Ibpl —端相连接于第六节点a6， 所述第二电流源Ibpl的另一端接地；所述第十七MOS管M17的源极接第九节点a9，栅端和漏 端与第三电流源Itaill的一端相连接于第十节点a1(l，第三电流源Itaill的另一端接地；第一 偏置电压源Vbpl —端接第十三节点a13，另一端接地；所述第二偏置电压源Vbnl —端接第十六 节点a16，另一端接地。本专利技术第二级电路2的构成如下第二级电路2包括第二十四至二十六MOS管 M24-M26、第四电流源I1以及第二十至二十二节点a2(1-a22。第四电流源I1和第二十五MOS管 M25作为第二级电路的偏置电路；第二十四MOS管M24的源端接电源，栅端接米勒补偿电路的 输入端，漏端接第二十节点a2(1 ；第二十六MOS管M26的漏端接第二十节点a2(1，第二十六MOS 管M26的栅端和第二十五MOS管M25的栅端相连接于第二十一节点a21，第二十五和二十六 MOS管M25、M26的源端相连接于第二十二节点a22后接地；第二十五MOS管M25的漏端和第四 电流源I1的一端相连接于第二十一节点a21 ；第四电流源I1的另一端接电源。本专利技术的米勒补偿电路由电阻队和电容C1串联构成。电阻R1—端接电容C1，另 一端接第十五节点a15，电容C1 一端接电阻R1,另一端接第二十节点a2(1。第一级电路1和第 二级电路2共同构成了两级运放，米勒补偿电路提高了运放的稳定性。第一节点ai和第二 节点a2分别与输入端口 Vinl-和Vinl+相连接，作为整个运放的两个输入端口，第二十节点 和输出端口 v。utl相连接作为整个运放的输出端口。本专利技术的轨对轨运算放大器在输入共模电平轨对轨变化时，第一级输出支路电 路7工作电平保持较小变化的原理解释如下首先忽略晶体管的沟长调制效应，假设MOS 管 M17、M15 和 M16 的宽长比都相同，则有 I3 = Ita本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种轨对轨运算放大器，包括米勒补偿电路，其特征在于，所述米勒补偿电路的输入端和输出端分别连接有第一级电路（１）和第二级电路（２），所述第一级电路（１）包含有Ｎ管输入电路（６）、Ｐ管输入电路（５）、电流注入电路（４）、电流抽取电路（３）、第一级输出支路电路（７）以及偏置电路（ｂ↓［１］－ｂ↓［５］）；所述电流抽取电路（３）补偿Ｐ管输入电路（５）注入到第一级输出支路电路（７）中的电流，使第一级输出支路电路（７）中的电流不受Ｐ管输入电路（５）中电流的影响；同理，电流注入电路（４）补偿Ｎ管输入电路（６）注入到第一级输出支路（７）中的电流，使第一级输出支路（７）中电流不受Ｎ管输入电路（６）中电流的影响；所述第二级电路（２）是一个以电流源为负载的共源放大器。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：唐生东，张鸿，牛杨杨，程军，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]