误差运算放大器制造技术

本实用新型专利技术公开一种误差运算放大器，至少包括：前级增益模块，输入端接误差信号，其等效为一跨导级、一输出电阻及一寄生电容，以通过该跨导级、该输出电阻及该寄生电容将该误差信号形成误差电压信号增益输出；以及输出级缓冲模块，连接于该前级增益模块，其等效为第一电流源、第二电流源、第三电流源以及由第一电流源、第二电流源、第三电流源与一PMOS晶体管，该第一电流源、该第二电流源、该第三电流源形成一个能够动态调节的电流偏置点，通过本实用新型专利技术，可以实现环路的快速响应和合适的带宽、稳定性补偿以及负载瞬态响应。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种误差运算放大器,特别是涉及一种运用在NMOS (N-Mental-Oxide-Semiconductor)电压源控制器的误差运放放大器。
技术介绍
误差运算放大器是广泛应用的实现电路反馈控制的电路单元，其可以由分立的器件组成，也可以实现在半导体芯片当中。随着半导体技术的发展，如今绝大部分的误差运放是以芯片集成模块的形式存在。误差运放的结构类型各种各样，广泛存在于各类反馈控制系统中。对于性能要求不同的系统，结合不同的系统其他部件，要求其中的误差运算放大器 的要求和设计参数也不同。通常芯片中的误差运算放大器结构包括输入差分对部分、增益部分及输出部分。这样当误差运算放大器应用到负反馈环路当中，通常因为误差运算放大器的高增益，使得误差信号非常小，就实现了信号的跟踪，复制，阻抗变换等等目标。当前，大多数的电压源系统或者模块是采用高增益环路负反馈的方式实现的，其中的环路的高增益主要来源于其中的误差运算放大器，通过由误差运算放大器构成的负反馈环路，带来了电压源结构的输出阻抗低、高电源抑制比(PSRR, Power Supply RejectionRatio)、负载调整率(Load Regulation)好这些电压源的特性指标。作为正电压线性电压源调整管，NMOS具有宽范围负载下易于稳定补偿，电源抑制比良好，市面上更为常见，集成NMOS具有相同面积相对较小的导通阻抗。正是基于这些特性优点，当前普遍采用NMOS作为线性电压源调整管，以实现线性电压源系统在大负载电流下的应用，为实现该目的，其中的负反馈误差运算放大器需要有高的电源抑制比、高的直流增益(DC Gain)、负载瞬态响应(Load Transient)快以及易于稳定补偿等特点。然而，现有的误差运算放大器中均存在一个缺点，即在整个输出负载范围稳定性条件满足的条件下，负载瞬态响应(Load Transient)慢，响应的过冲电压(Over-shootvoltage)和欠冲电压(Under-shoot voltage)比较大，另外输出级电压范围比较窄，难以应用于低输出电压的电压源系统中。
技术实现思路
为克服上述现有技术存在的不足，本技术之一目的在于提供一种误差运算放大器，该误差运算放大器为输出级静态电流动态调节的误差运算放大器，其通过动态的调节输出级的电流，同时实现了稳定性补偿以及快速的瞬态响应。另外本技术之另一目的在于提供一种误差放大器，其通过误差运算放大器输出电压检测模块检测输出电压，动态调节输出级的静态电流，实现了较宽的输出电压范围，使本技术的误差运算放大器可以应用于低输出电压电压源系统中。为达上述及其它目的，本技术提供一种误差运算放大器，至少包括前级增益模块，输入端接误差信号，其等效为一跨导级、一输出电阻及一寄生电容，以通过该跨导级、该输出电阻及该寄生电容将该误差信号形成误差电压信号增益输出；以及输出级缓冲模块，连接于该前级增益模块，其等效为第一电流源、第二电流源、第三电流源以及由第一电流源、第二 电流源、第三电流源与一 PMOS晶体管晶体管，该第一电流源、该第二电流源、该第三电流源形成一个能够动态调节的电流偏置点。进一步地，当负载瞬态响应时,该第一电流源,给该PMOS晶体管和该输出级缓冲模块输出端灌以电流，其他时间该第一电流源关闭；当需要输出电压更低、输出范围更广时，该第二电流源关闭，其他时间该第二电流源开通；该第三电流源常通。进一步地，该前级增益模块包括第八电流源、第一 PMOS管、第二 PMOS管、第三NMOS管、第四NMOS管、第五NMOS管、第六NMOS管、第七PMOS管、第八PMOS管、第九PMOS管及第十PMOS管，其中，该第一 PMOS管、第二 PMOS管、与第八电流源为差分输入对，作为输入端接入误差信号，该第三NMOS管与该第五NMOS管及该第四NMOS管与该第六NMOS管组成电流镜，将误差小信号电流转入到该前级增益模块输出端，该第七PMOS管、该第八PMOS管、该第九PMOS管及该第十PMOS管形成共源共栅的电流镜结构，将第六NMOS管的小信号电流转到该前级增益模块输出端。进一步地，该第一电流源由一第四电流源通过第十二 PMOS管与第十三PMOS管组成的电流镜，然后再经过第十九NMOS管与第二十NMOS管组成的电流镜，再经过第十六PMOS管与第十七PMOS管组成的电流镜形成。进一步地，该第二电流源由第五电流源通过该第十九NMOS管与该第二十NMOS管组成的电流镜，然后再经过该第十六PMOS管与该第十七PMOS管组成的电流镜形成。进一步地，该第三电流源由第六电流源通过该第十六PMOS管与该第十七PMOS管组成的电流镜形成。进一步地，该输出级缓冲模块还包括第i^一 PMOS管，其栅极接该前级增益模块输出端，漏极接地电位，源极接该第一电流源、第二电流源及第三电流源的和。进一步地，该输出级缓冲模块还包括一开关管以切断该第二电流源，该开关管的控制信号由第十五NMOS管与第七电流源组成的基本共源放大器检测该输出级缓冲模块输出端的电压获得。进一步地，该开关管为第十四PMOS管，其栅极接该控制信号，源极通过第五电流源接至电源电压，漏极第十九NMOS管。与现有技术相比，本技术一种误差放大器通过动态的调节输出级的电流，同时实现了稳定性补偿以及快速的瞬态响应，并且其通过误差运算放大器输出电压检测模块检测输出电压，动态调节输出级的静态电流，实现了较宽的输出电压范围，使本技术的误差运算放大器可以应用于低输出电压电压源系统中。附图说明图I为本技术一种误差放大器之较佳实施例的模块架构图；图2是图I中前级增益模块101的具体实施例的电路示意图；图3为图I中输出缓冲级模块102的具体实施例的电路示意图。具体实施方式以下通过特定的具体实例并结合附图说明本技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本技术的其它优点与功效。本技术亦可通过其它不同的具体实例加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用，在不背离本技术的精神下进行各种修饰与变更。图I为本技术一种误差放大器之较佳实施例的模块架构图。如图I所示，本技术一种误差放大器，其为一种动态可调节输出级NMOS电压源控制器误差运算放大器，至少包括前级增益模块101，用以实现误差运算放大器的高增益要求；以及 输出缓冲级模块102，该模块的静态电流点可调节，用于实现环路的快速响应和合适的带宽、稳定性补偿以及负载瞬态响应。其中，前级增益模块101的小信号可以等效为一个跨导级103、一个输出电阻104(Ro)和一个寄生的电容105(Co);输出缓冲级模块102可以等效为三个电流源106、107和109以及由电流源和PMOS管108实现的源级跟随器。在前级增益模块101中，误差信号VREF-VFB经过跨导103的Gm转换成为误差小信号电流，流经输出的输出电阻104和一个寄生的电容105形成了误差电压信号增益，并带来相应的相位差。在输出缓冲级模块102中，第一电流源106、第二电流源107及第三电流源109(以下简称电流源106、107、109)的和形成一个可以动态调节的电流偏置点，以实现同时满足速度、稳定性补偿和输出电压范本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种误差运算放大器，至少包括 前级增益模块，输入端接误差信号，其等效为一跨导级、一输出电阻及一寄生电容，以通过该跨导级、该输出电阻及该寄生电容将该误差信号形成误差电压信号增益输出；以及 输出级缓冲模块，连接于该前级增益模块，其等效为第一电流源、第二电流源、第三电流源、以及一 PMOS晶体管，该第一电流源、该第二电流源、该第三电流源形成一个能够动态调节的电流偏置点。2.如权利要求I所述的误差运算放大器，其特征在于当负载瞬态响应时，该第一电流源，给该PMOS晶体管和该输出级缓冲模块输出端灌以电流，其他时间该第一电流源关闭；当需要输出电压更低、输出范围更广时，该第二电流源关闭，其他时间该第二电流源开通；该第三电流源常通。3.如权利要求I所述的误差运算放大器，其特征在于该前级增益模块包括第八电流源、第一 PMOS管、第二 PMOS管、第三NMOS管、第四NMOS管、第五NMOS管、第六NMOS管、第七PMOS管、第八PMOS管、第九PMOS管及第十PMOS管，其中，该第一 PMOS管、第二 PMOS管与第八电流源为差分输入对，作为输入端接入误差信号，该第三NMOS管与该第五NMOS管及该第四NMOS管与该第六NMOS管组成电流镜，将误差小信号电流转入到该前级增益模块输出端，该第七PMOS管、该第八PMOS管、该第九PMOS管及该第十PMOS管形成共源共栅的电流镜结构，将...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢芳，严春，刘祖韬，
申请(专利权)人：上海新进芯微电子有限公司，
类型：实用新型
国别省市：