[发明专利]基于动态前馈运算放大器的电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种运算放大器，特别涉及一种基于动态前馈运算放大器的电路的运算放大器。

背景技术

运算放大器(Operational amplifiers,OPAMPs)在电子装置和电子器件（例如，反相放大器、积分器、滤波电路）中应用很广泛。随着CMOS工艺规模的快速发展，近年来超大规模集成电路(Very Large Scale Integration)中的电源电压显著降低。作为大多数模拟系统中的基本块，运算放大器被要求在低电压应用中同时具有高增益和大带宽。由于通过堆叠晶体管增加增益的传统的共源共栅（cascode）放大器的电压摆幅小而不适用于低电压设计，更多的电路设计者意识到多级放大器的重要性，其中多级放大器可以通过水平增加增益级的数目提升增益。然而，由于在小信号传递函数中的多级放大器多极点特性，所有的多级放大器面临闭环稳定性问题。因此，提出了很多频率补偿拓扑结构（topologies）以保证多级放大器的稳定性。一般地，应用于传统的驱动器芯片中的运算放大器通常具有两级放大器。其中，该运算放大器的第一级放大电路用于提高增益，以及该运算放大器的第二级输出电路用于驱动电容性负载或电阻性负载（capacitive or resistive load）。此外，多级运算放大器也很受欢迎。

放大器电路最重要的特性通常是增益和带宽。放大器的增益和带宽成反比例关系（inverse relationship）。一般地，高增益值与低带宽关联，以及低增益值与高带宽关联。各种补偿技术（例如Miller补偿或Ahuja补偿）用于调节放大器的极点的频率。Miller补偿采用连接（connected across）第二放大器级的输入和输出的反馈电容。在Ahuja补偿中，电流（current）增益装置加入第二放大器级的反馈环中。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种基于动态前馈运算放大器的电路。

依据本发明一实施方式，提供一种基于动态前馈运算放大器的电路。该基于动态前馈运算放大器的电路包括运算放大器。该运算放大器包括：第一放大级，放大差分输入信号对以提供中间差分信号对；第二放大级，放大该中间差分信号对以提供差分输出信号对；第一电容，耦接于该第一放大级的非反相输入端；第二电容，耦接于该第一放大级的反相输入端；以及第一前馈互导级，耦接于该第一电容、该第二电容和该第二放大级，其中该第一电容、该第二电容和该第一前馈互导级形成该差分输入信号对的具有第一增益曲线的高频路径，以及该第一放大级和该第二放大级形成该差分输入信号对的具有第二增益曲线的高增益路径，其中该运算放大器根据该第一增益曲线和该第二增益曲线提供开环增益。

依据本发明另一实施方式，提供一种基于动态前馈运算放大器的电路。该基于动态前馈运算放大器的电路包括运算放大器。该运算放大器包括：第一放大级，放大差分输入信号对以提供中间差分信号对；第二放大级，放大该中间差分信号对以提供输出差分信号对；第一电容，耦接于该第一放大级的非反相输入端；第二电容，耦接于该第一放大级的反相输入端；第一前馈互导级，耦接于该第一电容、该第二电容和该第二放大级；以及补偿单元，耦接于该第二放大级，提供有效的共模电容量和有效的差模电容量以用于该运算放大器，其中该有效的差模电容量小于该有效的共模电容量。

本发明所提出的基于动态前馈运算放大器的电路，可提高稳定性。

附图说明

图1为根据本发明实施方式的基于动态前馈运算放大器的电路的示意图。；

图2为根据本发明实施方式的基于动态前馈运算放大器的电路的运算放大器的示意图。

图3A为图2所示的运算放大器的差分输入信号对的开环增益和频率的关系的频率响应的示意图。

图3B为传统的运算放大器的开环增益和频率的关系的频率响应的示意图。

图4A为图2所示的放大级的差模的示意图。

图4B为图2所示的放大级的共模的示意图。

图5为根据本发明另一实施方式的基于动态前馈运算放大器的电路的运算放大器的示意图。

图6为根据本发明另一实施方式的基于动态前馈运算放大器的电路的运算放大器的示意图。

图7为根据本发明另一实施方式的基于动态前馈运算放大器的电路的运算放大器的示意图。

图8为根据本发明另一实施方式的基于动态前馈运算放大器的电路的运算放大器的示意图。

具体实施方式