本发明专利技术涉及一种半导体集成电路，提供了一种运算放大器，能通过输入级电路接收并放大正差动输入电压与负差动输入电压，输出第一正差动输出电压与第一负差动输出电压；利用控制级电路根据该第一正差动输出电压和第一负差动输出电压分别输出第一驱动电压与第二驱动电压；根据输出级电路耦接于控制级电路，并根据第一驱动电压与第二驱动电压生成输出电压；以及利用反馈级电路依据第一驱动电压或第二驱动电压对应生成第一控制电压或第二控制电压，使本发明专利技术提供的运算放大器，能利用该控制级电路根据第一控制电压或第二控制电压调节该控制级电路的状态，以稳定该运算放大器的失调电压。由此可保证高增益的同时稳定失调电压。由此可保证高增益的同时稳定失调电压。由此可保证高增益的同时稳定失调电压。
【技术实现步骤摘要】
运算放大器
[0001]本专利技术涉及半导体集成电路
，具体涉及一种运算放大器。
技术介绍
[0002]运算放大器是一种差动模式输入(differential input)、单端输出(single ended output)的高增益电压放大器。随着电子器件和半导体技术的发展，运算放大器的应用越来越广泛，运放的种类繁多并广泛应用于电子行业，在运放对速度有要求时，需要输出端电压能在一定时间内建立到目标值，即需要运放输出端的压摆率较大。
[0003]目前，现有的运算放大电路如轨到轨(rail to rail)输入class AB输出的运放，如果对压摆率有要求，通常做法是通过增加运放输入级尾电流源中的电流来提高压摆率，但这需要增加运放输出级电流来保证系统稳定性，运放输出级电流的增加会使输出管尺寸增大，带来较大的寄生电容，从而导致压摆率的提升效果较差。
[0004]由于运算放大器是用以放大两输入电压的差额电压，因此用以接收两输入电压的两差动输入端的电路必须维持一相同的共模直流电压(common mode DC voltage)。若运算放大器两差动输入端的电路的直流电压有差异，此直流电压差称为失调电压。由于失调电压会影响两输入电压的差额，并且于增益放大后造成输出电压的误差，因此运算放大器的设计者必须尽量降低其失调电压，以避免降低运算放大器的效能。
[0005]图1a示出现有技术中的一种Class AB运算放大器100，该Class AB运算放大器100包括：MOS管MP1～MOS管MP7、MOS管Mn1～MOS管Mn5，以及控制电路111，其电路连接关系如图1a所示，该Class AB运算放大器100可以接成如图1b所示的放大电路，该放大电路的小信号传输函数为Vout＝(1+Rf/Ri)*Vi。
[0006]在双电源的供电电压为+VS和-VS情况下，当VCM＝0V，且(1+Rf/Ri)*Vi>+VS时，Vout≈+VS，MOS管MP7的栅极电压Vgs1和MOS管Mn5的栅极电压Vgs2会变到很低，接近-VS，使图1中Mn4和Mn2的连接节点A的电位接近-VS，MOS管Mn2进入线性区，导致此时的失调电压Vos1远大于MOS管Mn2处于饱和区时的失调电压Vos。当Vi恢复到0V，如果(1+Rf/Ri)*Vos1<<+VS，则Vout＝(1+Rf/Ri)*Vos1，之后Vgs1和Vgs2恢复到正常值，运算放大器100的失调电压由Vos1恢复到正常值Vos，最终Vout＝(1+Rf/Ri)*Vos。如果Vout＝(1+Rf/Ri)*Vos1>+VS，则Vout≈+VS，而Vgs1和Vgs2仍维持很低，接近-VS，使节点A的电位接近-VS，MOS管Mn2维持在线性区，Vout不能恢复到正常值。如果此时尾电流源I1已经全部流入MOS管Mp6，之后无论输入信号Vi如何变化，运算放大器100都不能恢复到正确状态。
[0007]同理，当(1+Rf/Ri)*Vi<-VS时，Vout≈-VS，Vgs1和Vgs2会变到很高，接近+VS，使图1中Mp4和Mp2的连接节点B的电位接近+VS，MOS管Mp2进入线性区，导致此时的失调电压Vos2远大于MOS管Mp2处于饱和区时失调电压Vos。当Vi恢复到0V，如果(1+Rf/Ri)*Vos2>>-VS，则Vout＝(1+Rf/Ri)*Vos2，之后Vgs1和Vgs2恢复到正常值，运算放大器100的失调电压由Vos2恢复到正常值Vos，最终Vout＝(1+Rf/Ri)*Vos。如果(1+Rf/Ri)*Vos2<-VS，则Vout≈-VS，而Vgs1和Vgs2仍维持很高，接近+VS，使节点B的电位接近+VS，Mp2维持在线性区，Vout不能恢
复到正常值，如果此时尾电流源I1已经全部流入MOS管Mp5，之后无论输入信号Vi如何变化，运算放大器100都不能恢复到正确状态。
[0008]综上所述，在实际应用中，在较大的闭环增益下启动或者输入信号干扰会因(1+Rf/Ri)*Vi>+VS或(1+Rf/Ri)*Vi<-VS，导致运算放大器100发生过载而且不能恢复，因此需要解决这个问题。
技术实现思路
[0009]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种运算放大器，可以避免闭环增益下启动或者输入信号干扰导致运算放大器的过载，保证高增益的同时稳定失调电压，提高了运放输出端的压摆率。
[0010]本专利技术提供的一种运算放大器，包括：
[0011]输入级电路，于正差动输入端与负差动输入端分别接收正差动输入电压与负差动输入电压，并放大该正差动输入电压与该负差动输入电压而于第一节点与第二节点分别输出第一正差动输出电压与第一负差动输出电压；
[0012]控制级电路，分别连接该第一节点和该第二节点，且具有第一输出端和第二输出端，该控制级电路根据前述第一正差动输出电压和第一负差动输出电压于前述第一输出端和第二输出端分别输出第一驱动电压与第二驱动电压；
[0013]输出级电路，耦接于前述控制级电路的第一输出端和第二输出端，并根据前述第一驱动电压与第二驱动电压生成输出电压；
[0014]反馈级电路，具有连接前述第一输出端的第一输入端和连接前述第二输出端的第二输入端，能依据前述第一驱动电压和第一参考电压的误差信号获得第一控制电压，或依据前述第二驱动电压和第二参考电压的误差信号获得第二控制电压，
[0015]该控制级电路与该反馈级电路连接，根据前述第一控制电压或第二控制电压调节该控制级电路的状态，以稳定该运算放大器的失调电压。
[0016]优选地，前述输入级电路包括：
[0017]第一晶体管和第二晶体管组成的差分对管，
[0018]该第一晶体管和第二晶体管的第一端共同连接在一起并经由第一电流源连接在供电端，该第二晶体管和第一晶体管的控制端分别作为前述的正差动输入端与负差动输入端，该第二晶体管和第一晶体管的第二端分别对应输出前述的第一正差动输出电压与第一负差动输出电压到前述控制级电路。
[0019]优选地，前述控制级电路包括：
[0020]串联连接在供电端与地之间的第三晶体管、第四晶体管、第五晶体管和第六晶体管，该第五晶体管和第六晶体管的连接节点作为前述第二节点，用于接入前述第一负差动输出电压；
[0021]串联连接在供电端与地之间的第七晶体管、第八晶体管、第九晶体管、第十晶体管和第十一晶体管，该第七晶体管的控制端与前述第三晶体管的控制端连接，该第八晶体管的控制端与第四晶体管的控制端连接，该第十一晶体管的控制端与第六晶体管的控制端共同连接到所述第四晶体管与所述第五晶体管的连接节点，且该第十晶体管与第十一晶体管的连接节点作为前述第一节点，用于接入前述第一正差动输出电压；
[0022]串联连接在前述第七晶体管与前述第一节点之间的第十二晶体管、第十三晶体管和第十四晶体管，该第本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种运算放大器，包括：输入级电路，于正差动输入端与负差动输入端分别接收正差动输入电压与负差动输入电压，并放大该正差动输入电压与该负差动输入电压而于第一节点与第二节点分别输出第一正差动输出电压与第一负差动输出电压；控制级电路，分别连接所述第一节点和所述第二节点，且具有第一输出端和第二输出端，所述控制级电路根据所述第一正差动输出电压和所述第一负差动输出电压于所述第一输出端和所述第二输出端分别输出第一驱动电压与第二驱动电压；输出级电路，耦接于所述控制级电路的第一输出端和第二输出端，并根据所述第一驱动电压与第二驱动电压生成输出电压；反馈级电路，具有连接所述第一输出端的第一输入端和连接所述第二输出端的第二输入端，该反馈级电路依据所述第一驱动电压和第一参考电压的误差信号获得第一控制电压，或依据所述第二驱动电压和第二参考电压的误差信号获得第二控制电压，所述控制级电路与所述反馈级电路连接，根据所述第一控制电压或所述第二控制电压调节该控制级电路的状态，以稳定所述运算放大器的失调电压。2.根据权利要求1所述的运算放大器，其中，所述输入级电路包括：第一晶体管和第二晶体管组成的差分对管，所述第一晶体管和第二晶体管的第一端共同连接在一起并经由第一电流源连接在供电端，所述第二晶体管和第一晶体管的控制端分别作为所述正差动输入端与负差动输入端，所述第二晶体管和第一晶体管的第二端分别对应输出所述第一正差动输出电压与第一负差动输出电压到所述控制级电路。3.根据权利要求2所述的运算放大器，其中，所述控制级电路包括：串联连接在供电端与地之间的第三晶体管、第四晶体管、第五晶体管和第六晶体管，所述第五晶体管和第六晶体管的连接节点作为所述第二节点，用于接入所述第一负差动输出电压；串联连接在供电端与地之间的第七晶体管、第八晶体管、第九晶体管、第十晶体管和第十一晶体管，所述第七晶体管的控制端与所述第三晶体管的控制端连接，所述第八晶体管的控制端与所述第四晶体管的控制端连接，所述第十一晶体管的控制端与所述第六晶体管的控制端共同连接到所述第四晶体管与所述第五晶体管的连接节点，且所述第十晶体管与所述第十一晶体管的连接节点作为所述第一节点，用于接入所述第一正差动输出电压；串联连接在所述第七晶体管与所述第一节点之间的第十二晶体管、第十三晶体管和第十四晶体管，所述第十二晶体管的控制端与所述第八晶体管的控制端连接，所述第十三晶体管的控制端与所述第九晶体管的控制端连接，并且，所述第八晶体管与所述第九晶体管的连接节点作为所述第一输出端，用于提供所述第一驱动电压到所述输出级电路，所述第十三晶体管与所述第十四晶体管的连接节点作为所述第二输出端，用于提供所述第二驱动电压到所述输出级电路，所述第十晶体管的控制端接...
【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：
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