具有改进的转换速率的运算放大器制造技术

提供了一种转换速率改进运算放大器电路，以利用功率耗散和其他运算放大器参数的最小牺牲来改进运算放大器的转换速率。为改进运算放大器的转换速率，在检测到转换运算时激活附加电流源。可以使用两个比较器电路来实现转换运算的检测和基于检测对电流源的激活，两个比较器电路一个用于正转换运算，一个用于负转换运算。实现该转换速率改进构思的亚45nm?FinFET实施方式，并与转换速率优化的单独两级运算放大器相比较。仿真显示出通过比较器电路的实施方式，显著改进了转换速率(5590V/μS相比于273V/μS)，同时功率耗散的增加最少(78μW相比于46μW)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有改进的转换速率的运算放大器相关申请的交叉参考本申请要求于2010年3月2日提交的印度专利申请序列号M2/MUM/2010的优先权，其全部内容作为参考合并在此。本申请还要求2010年4月21日提交的申请序列号 12/764，294的对应美国专利申请的优先权，其全部内容作为参考合并在此。
技术介绍
普通的两级运算放大器包括输入级和第二级。输入级通常是具有跨导特性的差分放大器，从差分电压输入产生输出电流。跨导典型地非常高，因此相当小的输入电压可能足以导致输入级饱和，从而产生恒定电流输出。第二级接收来自输入级的电流输出，在第二级实现频率补偿。该级的低通特性近似于积分器，因此如果电流输入恒定，则该电流输入可以产生线性增大的输出。至第二级的输入电流连同放大器的补偿电容和增益带宽一起都影响两级运算放大器的转换速率。放大器的转换速率表示电路中任何点处信号改变的最大速率。换言之，如果输入信号的频率超过放大器的转换速率限制，则转换速率的限制会造成非线性效应，这会导致放大器输出严重失真。因而，输入信号的频率通常受到电路设计期间放大器的能力的限制。
技术实现思路
在一示例中，提出了一种具有改进的转换速率的运算放大器电路。该运算放大器电路包括运算放大器，接收第一电压输入和第二电压输入。运算放大器电路还包括电流增强器电路，包括第一电流源、第二电流源、第三电流源和第四电流源。运算放大器电路还包括第一比较器，具有非反相输入、反相输入和输出，非反相输入耦接至第一电压输入，反相输入耦接至第二电压输入；以及第二比较器，具有非反相输入、反相输入和输出，非反相输入耦接至第二电压输入，反相输入耦接至第一电压输入。第一和第二比较器的输出控制第一、第二、第三和第四电流源提供附加电流，改进运算放大器电路的转换速率。在另一示例中，用具有不同尺寸的晶体管来实现电路的第一比较器和第二比较器。不同尺寸可以是不同沟道长度。此外，第一比较器检测正转换运算的开始，并且第二比较器检测负转换运算的开始，使得在第一比较器检测到正转换运算的开始时激活第一和第三电流源，并在第二比较器检测到负转换运算的开始时激活第二和第四电流源。此外，当第一电压输入与第二电压输入之差是大于阈值电压的正值时，检测到正转换运算的开始，当第一电压输入与第二电压输入之差是绝对值大于阈值电压的负值时，检测到负转换运算的开始。运算放大器的比较器还可以使用FinFET器件来实现。在一示例中，还提供了一种改进运算放大器的转换速率的方法。该方法包括检测转换运算的开始；在转换运算期间激活附加电流源，以改进转换速率；当未检测到转换运算时，对附加电流源解除激活，从而最小化来自附加电流流动的附加功率耗散。此外，检测转换运算的开始可以进一步包括将运算放大器的输入处第一电压和第二电压之差与一个或多个比较器的开关阈值电压相比较。在一个示例中，依据检测到的转换运算为正还是为4负，激活运算放大器的附加电流源。如果输入电压之差为正并且大于一个或多个比较器的开关阈值电压，则转换运算可以为正，如果输入电压之差为负并且该差的绝对值大于一个或多个比较器的开关阈值电压，则转换运算可以为负。在另一示例中，用于改进转换速率的所述一个或多个比较器的两个输入晶体管具有不同尺寸。不同尺寸可以包括不同沟道长度。此外，第一比较器和第二比较器可以使用 FinFET器件来实现。在另一示例中，提供了一种针对运算放大器的转换速率改进电路。转换速率改进电路包括电流增强器电路，包括第一电流源、第二电流源、第三电流源和第四电流源；以及比较器电路，包括第一比较器和第二比较器，其中第一比较器具有非反相输入、反相输入和输出，非反相输入耦接至第一电压输入，并且反相输入耦接至第二电压输入，第二比较器具有非反相输入、反相输入和输出，非反相输入耦接至第二电压输入，并且反相输入耦接至第一电压输入；其中第一和第二比较器的输出控制第一、第二、第三和第四电流源提供附加电流，改进运算放大器电路的转换速率。第一电压输入和第二电压输入还可以是至运算放大器的电压输入。以上
技术实现思路
仅仅是说明性的，而绝不是限制性的。除了上述示例性的各方案、 各实施例和各特征之外，参照附图和以下详细说明，将清楚其他方案、其他实施例和其他特征。附图说明将通过以下描述和附图进一步说明实施例。图1是具有改进的转换速率的运算放大器电路的示意电路图。图加是两级运算放大器的FinFET实现的示意电路图。图2b是具有第一和第三电流源的第一比较器的FinFET实现的示意电路图。图2c是具有第二和第四电流源的第二比较器的FinFET实现的示意电路图。图3是两级运算放大器与本申请的具有改进转换速率的运算放大器电路实施例之间的转换速率比较图。图4是第一两级运算放大器、第二两级运算放大器与本申请的具有改进转换速率的运算放大器电路实施例之间的瞬态响应比较图。具体实施例方式在以下详细说明中，参考了作为详细说明的一部分的附图。在附图中，类似符号通常表示类似部件，除非上下文另行指明。具体实施方式部分、附图和权利要求书中记载的示例性实施例并不是限制性的。在不脱离在此所呈现主题的精神或范围的情况下，可以利用其他实施例，且可以进行其他改变。应当理解，在此一般性记载以及附图中图示的本公开的各方案可以按照在此明确和隐含公开的多种不同配置来设置、替换、组合、分割和设计。本申请提供一种运算放大器，具有高转换速率，同时保持低功率开销和基本性能度量。在一实施例中，该电路的工作原理依赖于检测电路的转换运算的开始，并相应地激活附加电流源。因为只在电路的转换运算期间激活附加电流源，所以运算放大器电路的功率耗散和其他性能度量保持不变。图1是具有改进转换速率的运算放大器电路100的实施例的示意电路图。运算放大器电路100包括两级运算放大器电路102、附加电流源104和比较器电路106。两级运算放大器电路102包括串联连接的第一放大器108和第二放大器110，其中第一放大器108接收电压输入Vinl和Vin2，第二放大器110输出电压V。ut。与补偿器电容器114串联的电阻器 112与第二放大器并联耦接。两级运算放大器电路102的输出端耦接至负载电容器128。比较器电路106包括第一比较器IM和第二比较器126，两个比较器都接收电压输入Vinl和Vin2，并且分别具有第一比较器输出C1和第二比较器输出C2。附加电流源104包括第一电流源116、第二电流源118、第三电流源120和第四电流源122。根据第一比较器输出C1来控制第一电流源116和第三电流源120，而根据第二比较器输出C2来控制第二电流源118和第四电流源122。第一电流源116和第二电流源118耦接至两级运算放大器电路 102的输出，而第三电流源120和第四电流源122耦接至运算放大器102的第一放大器108 的电源。如图1所示，附加电流源104和比较器电路106是附加电路，可以用于改进两级运算放大器电路102的转换速率。附加电流源104在效果上是用于两级运算放大器电路102 的电流增强模块，比较器电路106在效果上是用于检测转换的开始的检测电路。如图1所示，第一比较器124和第二比较器1 是非对称的。非对称比较器具有非对称输入差分级，这造成人为输入偏移电压，该人为输入偏移电压是比较器的差分开关阈值电压。可本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：拉杰什·A·塔克尔，马扬克·斯里瓦斯塔瓦，马里亚姆·舒贾依·巴吉尼，迪内希·K·夏尔马，V·拉姆戈帕尔·拉奥，马赫什·B·帕希尔，
申请(专利权)人：印度孟买技术研究院，
类型：发明
国别省市：