[发明专利]两级运算放大器

说明书

【技术领域】

本发明涉及模拟集成电路设计领域，尤其涉及一种具有共模电压补偿的两级运算放大器。

【背景技术】

集成运算放大器一般采用全差分结构，该结构能够抑制共模干扰及噪声。然而差分运算放大器的共模输出电压由于制造工艺、工作电压及温度等因素的影响会偏离设计值，因此需要共模反馈电路确定输出直流电压。在设计共模反馈电路时需要考虑稳定性。

集成运算放大器是常用的电路单元。为了实现高增益和大输出信号范围，一般采用两级结构。为了保证由运算放大器构成的反馈电路能够稳定工作，通常采用密勒补偿来提高运算放大器的相位裕度。图1是采用密勒补偿的两级运算放大器的结构图，图2是运算放大器的开环频率响应波特图。在适当的密勒补偿下，运算放大器的UGB之内只有一个主极点，且运算放大器具有较大的相位裕度。

在传统的全差分两级运算放大器中，由于工艺的变化有时会超过工艺角的范围，这将导致第二级运放的输入共模电压范围发生变化，使得第一级运放的输出共模电压与第二级的输入共模电压失配，进而减小了第二级运放可处理的输入电压范围。

图1为传统的全差分两级运算放大器，包括第一级运放、第二级运放、共模反馈电路和偏置电路四部分。传统的该类型运放的设计方法是为第二级运放增加一个共模反馈电路来稳定一个固定的输出共模电平，第一级运放中并没有进行共模反馈电路的设计，通常采用使第一级的共模输出电平位于第二级运放输入电压范围的中心的方法来实现第一级到第二级之间的衔接。

常规的全差分两级运算放大器是通过设计第一级的共模输出电平位于第二级运放输入电压范围的中心的方法来实现第一级到第二级之间的衔接，当工艺发生变化导致MOS管的阈值电压变化时，第二级运放的输入电压范围会发生变化，即可处理的第一级运放的输出电压范围变小了。

鉴于以上弊端，却有必要提供一种改良的两级运算放大器来解决上述缺陷。

【发明内容】

本发明可解决的技术问题之一是现有技术中由于工艺变化引起MOS管的阈值电压变化而导致运放级之间的输出输入电压范围的失配，提出一种具有共模电压补偿的运算放大器。

为解决上述问题，本发明提供一种两级运算放大器，其特征在于，包括：

第一运放电路、第二级运放电路；

两共模反馈电路；

偏置电路，其分别给两共模反馈电路提供偏置信号；

所述开关电容共模反馈电路作为第一级运放电路的共模反馈。

可选地，所述两共模反馈电路分别为开关电容共模反馈电路和固定共模反馈电路。

可选地，所述固定共模反馈电路作为第二级运放电路的共模反馈。

可选地，所述两级运算放大器还包括设置于第一级运放电路和第二级运放电路之间的米勒电容和调零电阻。

可选地，所述米勒电容和调零电阻用以调整所述两级运算放大器的稳定性。

可选地，所述第一级运放电路的输出共模电压随着MOS管阈值的变化而进行调整。

本发明与现有技术相比的有益效果是：本发明两级运算放大器在为第一级运放电路增加一个开关电容共模反馈电路及相应的偏置电路的条件下，使第一级运放电路的共模输出电压与第二级运放电路的输入共模电压之间实现了良好的匹配。

【附图说明】

图1是现有技术的一种全差分两级运算放大器原理框图；

图2是本发明实施例两级运算放大器的原理框图；

图3是本发明实施例两级运算放大器中开关电容共模反馈电路的电路图；

图4是本发明实施例两级运算放大器中偏置电路的电路图；

图5是本发明实施例两级运算放大器中第二级运放电路的电路图；

图6是本发明实施例两级运算放大器的电路图。

【具体实施方式】

参照图2所示，本发明两级运算放大器的实施方式包括：第一运放电路、第二级运放电路、两共模反馈电路以及两偏置电路。

所述两级运算放大器的第一级运放电路和第二级运放电路之间还设有米勒电容和调零电阻，所述米勒电容和调零电阻用以调整所述两级运算放大器的稳定性。

所述两级运算放大器为第一级运放电路增加一个共模反馈电路，使第一级运放电路的输出共模电压随MOS管阈值的变化而进行调整；所述增加的共模反馈电路为开关电容共模反馈电路，其作为第一级运放电路的共模反馈，避免固定共模反馈电路避免共模反馈电路对第一级运放的输出摆幅产生影响。

所述两级运算放大器为第二级运放电路设置的共模反馈电路采用固定的输出共模电压的方法设计而成的。