一种运算放大器制造技术

本申请公开了一种运算放大器，包括差分输入电路、共源共栅放大电路以及相位反转抑制电路，该相位反转抑制电路与共源共栅放大电路连接，所述相位反转抑制电路用于在差分输入电路接收的差分输入信号之间的电压差大于预设电压时对共源共栅放大电路进行充电，将共源共栅放大电路的输出节点的电压拉高，从而可以将差分放大信号钳位于一恒定的电压值，保证运算放大器的极性正确，抑制了当输入信号的共模电压大于预设共模范围的最高电压时差分放大信号的相位反转。的相位反转。的相位反转。

【技术实现步骤摘要】
一种运算放大器


[0001]本专利技术涉及集成电路
，更具体地，涉及一种运算放大器。

技术介绍

[0002]运算放大器广泛应用于电子电路的控制中，根据其具体应用环境对运算放大器的多种指标如输入失调电压、输入失调电流、电源抑制比、共模抑制比等有各种不同的要求。图1示出现有技术的运算放大器的电路示意图。运算放大器又可以分为单级运放、二级运放、多级运放等。如图1所示，一般的单级运放的运算放大器100由差分输入电路110和共源共栅放大电路120组成。差分输入电路110用于根据第一输入信号VIP和第二输入信号VIN得到差分电流信号，共源共栅放大电路120根据该差分电流信号得到差分放大信号Vout。其中，差分输入电路110包括双极性晶体管B1和B2、以及电流源111。双极性晶体管B1和B2连接成差分晶体管对，即双极性晶体管B1和B2的第二端彼此连接，且双极性晶体管B1和B2的第二端都连接至电流源111的第一端，电流源111的第二端接地。双极性晶体管B1和B2的控制端分别用于接收第一输入信号VIP和第二输入信号VIN，双极性晶体管B1和B2的第一端输出两路差分电流信号。
[0003]现有的运算放大器100具有以下不足：在图1中的运算放大器100连接成单位增益结构时，即双极性晶体管B2的控制端与共源共栅放大电路120的输出端连接时，当输入信号的共模电压在预设共模范围内，双极性晶体管B1工作在放大区，集电结D1反向截止，第一输入信号VIP和A点的极性相反，运算放大器100正常工作，差分放大信号Vout跟随第一输入信号VIP变化；当输入信号的共模电压超过预设共模范围的最高电压时，双极性晶体管B1工作在饱和区，集电结D1正向导通，第一输入信号VIP和A点的极性相同，运算放大器100异常工作，电流经集电结D1从第一输入信号VIP的输入端流向节点A，然后经P型MOSFET MP3和N型MOSFET MN1流到N型MOSFET MN3，N型MOSFET MN4中的电流与N型MOSFET MN3中的电流相等。因此当输入信号的共模电压超过预设共模范围的最高电压时，N型MOSFET MN4中的电流会随着第一输入信号VIP的电压的增大而增大，当第一输入信号VIP的电压增大到一定程度时，N型MOSFET MN4中的电流大于P型MOSFET MP4中的电流，将差分放大信号Vout拉低，最终导致差分放大信号Vout的极性与第一输入信号VIP的极性相反，出现相位反转现象。

技术实现思路

[0004]鉴于上述问题，本专利技术的目的在于提供一种运算放大器，当输入信号的共模电压大于预设共模范围的最高电压时，将差分放大信号稳定在一定的电压范围内，抑制差分放大信号的相位反转。
[0005]根据本专利技术的一方面，提供了一种运算放大器，包括：差分输入电路，包括用于接收第一输入信号和第二输入信号的第一输入端和第二输入端，所述差分输入电路用于根据所述第一输入信号和第二输入信号得到差分电流信号；共源共栅放大电路，与所述差分输入电路连接以接收所述差分电流信号，所述共源共栅放大电路用于根据所述差分电流信号
在输出端提供差分放大信号；以及相位反转抑制电路，与所述共源共栅放大电路连接，所述相位反转抑制电路用于在所述第一输入信号和所述第二输入信号的电压差大于预设电压时，将所述差分放大信号钳位于一恒定电压值。
[0006]优选地，所述相位反转抑制电路包括：比较控制模块，用于将所述第一输入信号和所述第二输入信号进行比较，并在二者之间的电压差大于预设电压时提供控制信号；以及节点电压控制模块，与所述共源共栅放大电路连接于第一节点，用于根据所述控制信号将所述第一节点的电压拉高，以反馈控制所述差分放大信号。
[0007]优选地，所述相位反转抑制电路包括第一至第四晶体管、第一电流源以及一电压源，第一晶体管和第二晶体管构成镜像晶体管，所述第一晶体管和所述第二晶体管的第一端连接至所述正电源端，第三晶体管的第一端与所述第一晶体管的第二端连接，第二端与所述电压源的正极连接，所述电压源的负极与所述第一电流源的第一端连接，第四晶体管的第一端与所述第二晶体管的第二端连接，所述第四晶体管的第二端与所述第一电流源的第一端连接，所述第一电流源的第二端接地，所述第三晶体管的控制端用于接收所述第一输入信号，所述第四晶体管的控制端用于接收所述第二输入信号，其中，所述电压源用于提供所述预设电压，所述第一晶体管和所述第三晶体管之间的第二节点与所述节点电压控制模块连接，以提供所述控制信号。
[0008]优选地，所述节点电压控制模块包括第五晶体管，所述第五晶体管的第一端与所述正电源端连接，第二端与所述共源共栅放大电路连接于所述第一节点，控制端与所述第二节点连接，其中，当所述第一输入信号和所述第二输入信号的电压差大于所述预设电压时，所述第五晶体管导通，将所述第一节点的电压拉高。
[0009]优选地，所述差分输入电路包括第六晶体管和第七晶体管，所述第六晶体管和所述第七晶体管构成差分晶体管对，其中，所述第六晶体管的控制端与所述第一输入端相连接以接收所述第一输入信号，所述第七晶体管的控制端与所述第二输入端连接以接收所述第二输入信号，所述第六晶体管和所述第七晶体管的第二端彼此连接以接收偏置电流，所述第六晶体管和所述第七晶体管的第一端分别用于输出所述差分电流信号。
[0010]优选地，所述共源共栅放大电路包括：依次串联连接于正电源端和地之间的第八晶体管、第十晶体管、第十二晶体管和第十四晶体管；以及依次串联连接于正电源端和地之间的第九晶体管、第十一晶体管、第十三晶体管和第十五晶体管，其中，所述第八晶体管和所述第九晶体管的控制端彼此连接，并接收第一偏置电压，所述第九晶体管的第二端与所述节点电压控制模块连接于所述第一节点，所述第十晶体管和所述第十一晶体管的控制端彼此连接，并接收第二偏置电压，所述第十二晶体管和所述第十三晶体管的控制端彼此连接，并接收第三偏置电压，所述第十四晶体管和所述第十五晶体管的控制端彼此连接，并连接至所述第十二晶体管的第一端，所述第八晶体管和所述第九晶体管的第二端分别用于接收所述差分电流信号，所述第十三晶体管的第一端用于提供所述差分放大信号。
[0011]优选地，所述第一晶体管、所述第二晶体管以及所述第五晶体管分别选自P型的金属氧化物半导体场效应晶体管，所述第三晶体管和所述第四晶体管分别选自N型的金属氧化物半导体场效应晶体管。
[0012]优选地，所述第六晶体管和所述第七晶体管分别选自NPN型双极性晶体管。
[0013]优选地，所述第八晶体管、所述第九晶体管、所述第十晶体管以及所述第十一晶体
管分别选自P型的金属氧化物半导体场效应晶体管，所述第十二晶体管、所述第十三晶体管、所述第十四晶体管以及所述第十五晶体管分别选自N型的金属氧化物半导体场效应晶体管。
[0014]本专利技术实施例的运算放大器包括差分输入电路、共源共栅放大电路以及相位反转抑制电路，该相位反转抑制电路与共源共栅放大电路连接，所述相位反转抑制电路用于在差分输入电路接收的差分输入信号之间的电压差本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种运算放大器，其特征在于，包括：差分输入电路，包括用于接收第一输入信号和第二输入信号的第一输入端和第二输入端，所述差分输入电路用于根据所述第一输入信号和第二输入信号得到差分电流信号；共源共栅放大电路，与所述差分输入电路连接以接收所述差分电流信号，所述共源共栅放大电路用于根据所述差分电流信号在输出端提供差分放大信号；以及相位反转抑制电路，与所述共源共栅放大电路连接，所述相位反转抑制电路用于在所述第一输入信号和所述第二输入信号的电压差大于预设电压时，将所述差分放大信号钳位于一恒定电压值。2.根据权利要求1所述的运算放大器，其特征在于，所述相位反转抑制电路包括：比较控制模块，用于将所述第一输入信号和所述第二输入信号进行比较，并在二者之间的电压差大于预设电压时提供控制信号；以及节点电压控制模块，与所述共源共栅放大电路连接于第一节点，用于根据所述控制信号将所述第一节点的电压拉高，以反馈控制所述差分放大信号。3.根据权利要求2所述的运算放大器，其特征在于，所述相位反转抑制电路包括第一至第四晶体管、第一电流源以及一电压源，第一晶体管和第二晶体管构成镜像晶体管，所述第一晶体管和所述第二晶体管的第一端连接至所述正电源端，第三晶体管的第一端与所述第一晶体管的第二端连接，第二端与所述电压源的正极连接，所述电压源的负极与所述第一电流源的第一端连接，第四晶体管的第一端与所述第二晶体管的第二端连接，所述第四晶体管的第二端与所述第一电流源的第一端连接，所述第一电流源的第二端接地，所述第三晶体管的控制端用于接收所述第一输入信号，所述第四晶体管的控制端用于接收所述第二输入信号，其中，所述电压源用于提供所述预设电压，所述第一晶体管和所述第三晶体管之间的第二节点与所述节点电压控制模块连接，以提供所述控制信号。4.根据权利要求3所述的运算放大器，其特征在于，所述节点电压控制模块包括第五晶体管，其中，所述第五晶体管的第一端与所述正电源端连接，第二端与所述共源共栅放大电路连接于所述第一节点，控制端与所述第二节点连接，其中，当所述第一输入信号和所述第二输入信号的电压差大于所述预设电压时，所述第五晶体管导...

【专利技术属性】
技术研发人员：张利地，张海冰，
申请(专利权)人：圣邦微电子北京股份有限公司，
类型：发明
国别省市：