可降低耗电量的轨对轨运算放大器制造技术

可降低耗电量的轨对轨运算放大器，包含有放大级电路，包含有第一补偿输出端及第二补偿输出端，用来根据输入信号产生放大信号；输出级电路耦接于该放大级电路，用来输出该放大信号；以及补偿电路耦接于该放大级电路及该输出级电路，包含有第一电压产生器，用来产生第一电压、第二电压产生器，用来产生第二电压、第一补偿电容、第二补偿电容、以及第一至第四开关。其中，该第一电压近似于该第一补偿输出端的稳态电压，且该第二电压近似于该第二补偿输出端的稳态电压。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是指一种可降低耗电量的轨对轨运算放大器，尤指一种通过调整补偿电容的偏压，以降低耗电量的轨对轨运算放大器。
技术介绍
随着半导体技术的进步，集成电路的操作电压也越来越低。因此，在设计模拟电路时，常会发生运算放大器的输入和输出共模电压不足的问题。为了解决此问题，运算放大器需具备有轨对轨(Rail-to-Rail)输入及输出的共模电压范围。一般来说，传统运算放大器通常为两级结构的》欠大器，其包含有第一级放大电路(放大级)以及第二级输出电路(输出级)。传统运算放大器中的第一级放大电路用来提高运算放大器的增益，而第二级^r出电路则用来推动运算放大器所连接的电容性或是电阻性负载。此外，传统运算放大器具有回路稳定度不足的问题，因此已知运算放大器通过米勒补4尝(Miller Compensation)电容进行频率补偿，以达到稳定回路的效果。请参考图1,图1为已知运算放大器IO的示意图。运算放大器IO是轨对轨运算放大器，包含有放大级电路ll、输出级电^各12及补偿电路13,用来通过正输入端VP接收输入信号，以及通过输出端V0UT输出放大信号并反馈至负输入端VN。放大级电路11由第一差动对110、第二差动对120、第一电流镜130、第二电流镜140及第三电流镜150所《且成。第一差动对110由一对互相匹配的N型金属氧化物半导体晶体管(NM0S)國1、 MN2及一电流源II所组成。电流源Il耦接于晶体管顧l、 MN2的源极，用来提供第一差动对110的静态电流。同样地，第二差动对120由一对互相匹配的P型金属氧化物半导体晶体管(PM0S)MP1、 MP2及一电流源12所组成。电流源12耦接于晶体管MP1、 MP2的源极，用来提供第二差动对120的,争态电流。第一电流镜130由PM0S晶体管MP3、 MP4、 MP5及MP6所组成。第二电流镜140由丽0S晶体管MN3、 MN4、 MN5及MN6所组成。晶体管MP5、 MP6、 MN5及MN6的4册才及皆诔禺才妻于偏压VB。第 一电流镜130及第二电流镜140用来作为第 一差动对110及第 二差动对120的主动负载。第三电流镜150以电流源13及14表示，用来将 第一差动对IIO及第二差动对120的输出信号迭加并输出至输出级电路12。 上述的电流镜工作原理为本领域技术人员所熟知，在此不赘述。输出级电路12是PMOS晶体管MP7及画OS晶体管MN7所组成的AB类推 挽式输出电路。晶体管MP7的栅极与放大级电路11耦4妾于节点E，晶体管MN7 的栅极与放大级电路11耦接于节点F。补偿电路13井禺^妾于放大级电路11及 输出级电路12之间，由开关S1 S4及补偿电容CM1、 CM2所组成。开关S1、 S2及补偿电容CM1耦接于节点A，开关Sl与放大级电路11耦接于节点B。 开关S3、 S4及补偿电容CM2耦接于节点C，开关S3与》文大级电路11耦接于 节点D。运算放大器10根据补偿电路13中开关SI ~ S4的切换操作，对补偿 电容CM1及CM2进行充放电，以达到稳定回路的效果。当运算放大器10的输 入信号由高电位转换至低电位，或由低电位转换至高电位时，开关Sl及S3 关闭且开关S2及S4导通，放大级电路11产生的》文大信号不经过补偿电容 CM1及CM2。当运算放大器10的输入信号到达稳态时，开关Sl及S3导通且 开关S2及S4关闭，放大级电路11产生的放大信号经过补偿电容CM1及CM2 进行频率补偿。值得注意的是，当开关S1及S3关闭且开关S2及S4导通时，节点A接 到电源端VDD，节点C接到地端GND。在此情形下，节点A的电压不等于节点 B于稳态时的电压，且节点C的电压不等于节点D于稳态时的电压。当运算 放大器10的输入信号到达稳态，开关Sl导通时，节点A与节点B会进行电 荷分享。如此一来，节点B的电压将大于其稳态电压而必须进行放电。同样 地，当运算放大器10的输入信号到达稳态，开关S3导通时，节点C与节点 D会进行电荷分享。如此一来，节点D的电压将小于其稳态电压而必须进行 充电。换言之，节点B及节点D的充放电效应将会增加晶体管MP6及MN6的 耗电流。由上可知，当运算放大器10的输入信号到达稳态时，节点A及节点C的 电压将影响节点B及节点D产生充放电效应，导致运算放大器10的耗电流增 加，将因此延长运算放大器10的稳定时间(Settling Time)。除此之外，由 于已知运算放大器10须仰赖外部电路产生控制信号，以控制开关Sl ~ S4的 切换操作，因此在电路应用上较不具弹性。
技术实现思路
因此，本专利技术的主要目的即在于提供一种可降低耗电量的轨对轨运算放 大器。本专利技术揭露一种可降低耗电量的轨对轨运算放大器，包含有放大级电路、 输出级电路及补偿电路。该放大级电路包含有第一补偿输出端、第二补偿输 出端、第一电流输出端及第二电流输出端，用来根据该轨对轨运算放大器的输入信号，产生放大信号。该输出级电路耦接于该;汰大级电路的该第一电流输出端及该第二电流输出端，包含有输出端，用来车ir出该放大信号。该补偿 电路耦接于该放大级电路及该输出级电路，包含有第一电压产生器，用来产 生第一电压，该第一电压近似于该放大级电路的该第一补偿输出端的稳态电压；第二电压产生器，用来产生第二电压，该第二电压近似于该放大级电路 的该第二补偿输出端的稳态电压；第一补偿电容，包含有第一端，及第二端耦接于该输出级电路的该输出端；第二补偿电容，包含有第一端，及第二端 耦接于该输出级电路的该输出端；第一开关，耦接于该》文大级电路的该第一 补偿输出端及该第一补偿电容的该第一端之间，用来才艮据第一控制信号，控 制该第一补偿输出端及该第一补偿电容的该第一端之间的信号连结；第二开 关，耦接于该第一电压产生器及该第一补偿电容的该第一端之间，用来根据 第二控制信号，控制该第一电压产生器及该第一补偿电容的该第一端之间的 信号连结；第三开关，耦接于该放大级电路的该第二^^卜偿输出端及该第二补 偿电容的该第一端之间，用来根据第三控制信号，控制该第二补偿输出端及 该第二补偿电容的该第一端之间的信号连结；以及第四开关，耦接于该第二电压产生器及该第二补偿电容的该第一端之间，用来才艮据第四控制信号，控 制该第二电压产生器及该第二补偿电容的该第一端之间的信号连结。附图说明图1为一已知运算放大器的示意图。图2至图5为本专利技术实施例运算放大器的示意图。图6为本专利技术实施例一控制信号产生装置的示意图。图7为图6的控制信号产生装置中比较器的示意图。10、20、 30、 40、 50运算放大器60控制信号产生装置11、21、 31、 41、 51放大级电路12、22、 32、 42、 52输出级电路13、23、 33、 43、 53补偿电^各110、210、 310、 410、510第一差动对120、220、 320、 420、520第二差动对130、230、 330、 430、530第一电流镜140、240、 340、 440、540第二电流镜150、250、 350、 450、550第三电流镜600第一比较器602第二比较器604NOR逻辑门MP1 --MP 12 PMOS晶体管MN1-MN12 画OS晶体管I1-I4 电流源CM1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种降低耗电量的轨对轨运算放大器，包含有：放大级电路，包含有第一补偿输出端、第二补偿输出端、第一电流输出端及第二电流输出端，用来根据该轨对轨运算放大器的输入信号，产生放大信号，输出级电路，耦接于该放大级电路的该第一电流输出端及该第二电流输出端，包含有输出端，用来输出该放大信号；补偿电路，耦接于该放大级电路及该输出级电路，包含有：第一电压产生器，用来产生第一电压，该第一电压近似于该放大级电路的该第一补偿输出端的稳态电压；第二电压产生器，用来产生第二电压，该第二电压近似于该放大级电路的该第二补偿输出端的稳态电压；第一补偿电容，包含有第一端，及第二端耦接于该输出级电路的该输出端；第二补偿电容，包含有第一端，及第二端耦接于该输出级电路的该输出端；第一开关，耦接于该放大级电路的该第一补偿输出端及该第一补偿电容的该第一端之间，用来根据第一控制信号，控制该第一补偿输出端及该第一补偿电容的该第一端之间的信号连结；第二开关，耦接于该第一电压产生器及该第一补偿电容的该第一端之间，用来根据第二控制信号，控制该第一电压产生器及该第一补偿电容的该第一端之间的信号连结；第三开关，耦接于该放大级电路的该第二补偿输出端及该第二补偿电容的该第一端之间，用来根据第三控制信号，控制该第二补偿输出端及该第二补偿电容的该第一端之间的信号连结；以及第四开关，耦接于该第二电压产生器及该第二补偿电容的该第一端之间，用来根据第四控制信号，控制该第二电压产生器及该第二补偿电容的该第一端之间的信号连结。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：林家弘，林直庆，林永正，张淙豪，
申请(专利权)人：联咏科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]