[发明专利]一种低电压低功耗Class-AB运算跨导放大器

说明书

技术领域

本发明属于运算放大器技术领域，尤其涉及一种低电压低功耗Class-AB运算跨导放大器。

背景技术

运算跨导放大器（OTA）是模拟电路领域的重要组成模块，尤其广泛应用于开关电容电路中。在开关电容电路中，OTA可与开关和电容一起组成积分器、乘2电路和采样保持电路等功能模块，进而实现信号采样，模数变换等电路操作。在开关电容电路中，衡量OTA的重要指标是其建立时间（settling time），即开关切换后电路达到一定的建立精度所需要的时间。建立时间体现了OTA所能达到的工作速度。对于一次建立过程，通常分为两个阶段：非线性阶段和线性阶段。在非线性建立阶段，加在OTA差分输入端的信号幅度很大，在输出端有较大的电流给电容充放电，而该电流值与输入信号幅度之间的关系不再满足线性。衡量该过程的指标为摆率（Slew rate），即单位时间内输出电压的上升值。在特定的负载电容和输入幅度下，OTA能提供的输出电流越大则摆率越大，建立时间越短。在线性建立阶段，OTA的差分输入较小，输出电流与输入电压近似呈线性关系。此过程中衡量OTA速度的指标为增益带宽积（GBW）。另外，随着工艺尺寸的缩小，芯片工作电压越来越低，低电压工作成为另一个要求。

图1所示为传统的Class-A OTA，该OTA的主要问题是功耗效率较低。其最大输出电流受静态电流源限制。因此，为了提高摆率，就需要增大静态电流。然而，在输入信号较小时，该静态电流没有输出到负载，造成了功耗的浪费。

发明内容

针对上述背景技术中提到传统的Class-A OTA存在功耗效率低、最大输出电流受静态电流源限制等不足，本发明提出了一种低电压低功耗Class-AB运算跨导放大器

本发明的技术方案是，一种低电压低功耗Class-AB运算跨导放大器，其特征是该运算跨导放大器包括两个相同的缓冲器和一个电阻；

所述两个相同的缓冲器镜像摆放，所述电阻位于所述两个相同的缓冲器中间，所述电阻和所述两个相同的缓冲器的输出端连接；

所述缓冲器包括第一子缓冲器和第二子缓冲器；第一子缓冲器包括第一电流源、第一晶体管和第二晶体管；第二子缓冲器包括第三晶体管和第二电流源；

所述第一电流源的输出端分别与第一晶体管的漏极和第二晶体管栅极连接；第一晶体管的源极分别与第二晶体管的漏极和第三晶体管的源极连接；第二晶体管的源极接地；第三晶体管的源极和第二电流源的输入端连接；第二电流源的输出端接地；第一晶体管的栅极和第三晶体管的栅极连接作为所述缓冲器的输入级；第一晶体管的源极和第三晶体管的源极连接作为所述缓冲器的输出级。

所述第一晶体管、第二晶体管或第三晶体管为工作在饱和区的MOS晶体管。

所述第一电流源或第二电流源为恒流源。

本发明的优点主要为：

1.可在消耗较小的静态工作电流时提供较大的输出电流，功耗效率更高;

2.可增强放大器的直流增益，增益带宽积等小信号特性;

3.适合于低电压工作。

最大输出电流不受静态电流限制，可以随着输入信号的增大而不断增大，可以在消耗较小的静态电流下获得较大的摆率，从而提高建立速度。

附图说明

图1为传统的Class-A OTA；

图2为本发明提出的结构图；图2a为基于的原理图；图2b为具体的缓冲器电路；

图3为本发明提出的Class-AB OTA的一种实现方式。

具体实施方式

下面结合附图，对优选实施例作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。