[发明专利]运算放大器电路

说明书

技术领域

本发明是有关于一种负载驱动电路，且特别是有关于一种运算放大器电路。

背景技术

运算放大器在集成电路设计中扮演着相当重要的角色，其广泛地应用在高传真的立体音响设备(high-fidelity stereo equipment)、微电脑及其它电子设备。运算放大器的功用其中之一为增强输出信号的驱动能力，以驱动负载或者下一级电路。

图1绘示已知的数字控制模拟电压驱动电路的概要示意图。请参考图1，此驱动电路100包括数字模拟转换器110(digital to analog converter，DAC)与运算放大器120。数字模拟转换器110用以接收数字信号SD，并将接收数字信号SD转换模拟信号SA后，再将模拟信号SA输出至运算放大器120。在此例中，运算放大器120为负反馈配置，具有单增益(unity gain)。当运算放大器120接收到不同的输入电压时，其输出便会产生不同的电压变化，此变化速度称为回转率(slew rate)，其值取决于运算放大器120的输入级电流与补偿电容的大小。

具体而言，在数字控制模拟电压驱动电路的应用中，运算放大器120的输出级电路通常会包括多个补偿电容来加强运算放大器120的稳定性。以8位的数字信号SD为例，根据数字信号SD的最高有效位(most significant bits，MSB)的不同，数字模拟转换器110的输出范围可大致区分为两个部分。图2绘示数字信号对应数字模拟转换器110的输出范围的对照示意图。请参考图2，在数字信号SD的最高有效位为1(MSB＝1)的范围内，所对应的电压范围大致为高电位输出V2至V3。在数字信号SD的最高有效位为0(MSB＝0)的范围内，所对应的电压范围大致为低电位输出V1至V2。因此，为了因应此种数字控制方式，运算放大器120的输出级电路内部通常会设计两个电容来补偿其稳定性。其中之一电容负责补偿数字模拟转换器110的高电位输出，其中的另一电容负责补偿数字模拟转换器110的低电位输出。

在此种设计中，补偿电容通常会在芯片中占据过大的面积。然而，若为了增加回转率而采取减少补偿电容的方式，又会导致运算放大器振荡。因此，如何在运算放大器的输出级电路设计一个适当的电容补偿结构实为重要的课题之一。

发明内容

本发明提供一种运算放大器电路，利用一控制信号来切换其输出级电路的补偿电容至不同的输出晶体管。

本发明提供一种运算放大器电路，包括输入级电路、偏压电路以及输出级电路。输入级电路具有输入端，用以接收输入信号。偏压电路耦接至输入级电路，用以提供偏压电流至输入级电路。输出级电路耦接至偏压电路。输出级电路具有输出端。输出级电路包括输出晶体管对、电容单元以及开关单元。输出晶体管对包括第一输出晶体管及第二输出晶体管。第一输出晶体管的第一源/漏极经由输出端耦接至第二输出晶体管的第一源/漏极。电容单元具有第一端及第二端。电容单元的第二端耦接至输出级电路的输出端。开关单元耦接在第一及第二输出晶体管的栅极之间，并且耦接至电容单元的第一端。开关单元根据控制信号来决定导通第一输出晶体管的栅极与电容单元的第一端之间的信号传递路径，或者导通第二输出晶体管的栅极与电容单元的第一端之间的信号传递路径。

在本发明的一实施例中，上述的电容单元包括第一电容器。第一电容器具有第一端及第二端。第一电容器的第一端耦接至电容单元的第一端，第一电容器的第二端耦接至电容单元的第二端。

在本发明的一实施例中，上述的开关单元包括第一开关以及第二开关。第一开关具有第一端、第二端及控制端。第一开关的第一端耦接至第一输出晶体管的栅极，第一开关的第二端耦接至第一电容器的第一端，第一开关的控制端受控于反相的控制信号。第二开关具有第一端、第二端及控制端。第二开关的第二端耦接至第二输出晶体管的栅极，第二开关的第一端耦接至第一电容器的第一端，第二开关的控制端受控于控制信号。

在本发明的一实施例中，当第一开关导通第一输出晶体管的栅极与第一电容器的第一端之间的信号传递路径时，第二开关断开第二输出晶体管的栅极与第一电容器的第一端之间的信号传递路径。当第二开关导通第二输出晶体管的栅极与第一电容器的第一端之间的信号传递路径时，第一开关断开第一输出晶体管的栅极与第一电容器的第一端之间的信号传递路径。

在本发明的一实施例中，上述的电容单元包括多个第二电容器。各第二电容器具有第一端及第二端。各第二电容器的第一端耦接至电容单元的第一端，各第二电容器的第二端耦接至电容单元的第二端。