[实用新型]一种运算放大器

说明书

技术领域

本实用新型属于集成电路领域，特别涉及一种运算放大器。

背景技术

在模拟-数字转换器(ADC)电路，尤其是流水线型模数转换器(PipelinedADC)电路中，高速高增益运算放大器有着广泛应用。其工作在负反馈闭环状态，用以产生精确的余量输出。放大器的增益决定了最终的稳态误差大小，放大器的速度(带宽)影响着整个ADC的工作速度。

在传统的CMOS工艺中，由于MOS晶体管的本征增益较低，所以放大器难以实现高增益。通常需要额外的电路技术来提高放大器的增益，比如基于负反馈的增益自举技术(gain-boosting)和共源共栅(cascode)技术。然而这些技术总是以牺牲速度和电压摆幅为代价。

因此需要设计一种新型运算放大器，不需要额外的电路提高放大器增益，节约成本，易于实现。

实用新型内容

本实用新型旨在解决上述技术问题，提供一种运算放大器，包括正向输入端、反向输入端、正向输出端以及反向输出端，还包括第一级放大模块以及第二级放大模块；

所述第一级放大模块具备：

作为输入管的第一MOS管和第二MOS管，所述第一MOS管的栅极连接至所述正相输入端，其源极接地，所述第二MOS管的栅极连接至所述反向输入端，其源极接地；

电流缓冲器，所述电流缓冲器包括第一BJT管和第二BJT管，所述第一BJT管的发射极与所述第一MOS管的漏极相连接，其集电极连接至第二中间节点；所述第二BJT管的发射极与所述第二MOS管的漏极相连接，集电极连接至第一中间节点，所述第一BJT管和所述第二BJT管的基极共同连接至偏置电压端；

第一负载，所述第一负载连接在所电源和所述第一中间节点、所述第二中间节点之间，用于提高输出阻抗；

所述第二级放大模块包括：

作为输入管的第五BJT管和第六BJT管，所述第五BJT管的基极与所述第一中间节点相连接，其发射极接地，其集电极连接至所述反向输出端，所述第六BJT管的基极与所述第二中间节点相连接；

正向反馈模块，所述正向反馈模块具备第三BJT管和第四BJT管，所述第三BJT管的基极与所述第一中间节点相连接，其集电极与所述第二中间节点相连接，其发射极接地，所述第四BJT管的基极与所述第二中间节点相连接，其集电极与所述第一中间节点相连接，其发射极接地；

第二负载，连接在电源和所述正向输出端以及所述反向输出端之间。

优选的，还具备频率补偿模块，包括顺次串联在所述第二中间节点和所述正向输出端之间的第一电阻和第一电容，以及顺次串联在所述第一中间节点和所述反向输出端之间的第二电阻和第二电容。

优选的，所述第一负载为三级共源共栅结构，其中第三MOS管和第四MOS管的栅极共同连接至偏置电压端，所述第三MOS管的漏极与所述第二中间节点相连接，所述第四MOS管的漏极与所述第一中间节点相连接；第五MOS管和第六MOS管的栅极共同连接至偏置电压端，所述第五MOS管漏极与所述第三MOS管的源极相连接，所述第六MOS管的漏极与所述第四MOS管的源极相连接；第七MOS管和第八MOS管的栅极共同连接至偏置电压端，所述第七MOS管的漏极与所述第五MOS管的源极相连接，其源极与电源相连接，所述第八MOS管的漏极与所述第六MOS管的源极相连接，其源极与电源相连接。

优选的，所述第二负载包括第九MOS管和第十MOS管，所述第九MOS管和第十MOS管的栅极共同连接至偏置电压端，所述第九MOS管的漏极与所述反向输出端相连接，其源极与电源相连接，所述第十MOS管的漏极与所述正向输出端相连接，其源极与电源相连接。

所述第三BJT管和所述第五BJT管设计为：I_C3小于或等于其中Ic3为所述第三BJT管的集电极电流，β5为所述第五BJT管的放大系数，Ic5为所述第五BJT管的集电极电流。

优选的，所述第三MOS管～第十MOS管均为PMOS管，或均为PNP型BJT管。

优选的，所述第一MOS管和第二MOS管均为NMOS管。

优选的，所述第一～第六BJT管均为NPN型BJT管

本实用新型的运算放大器，能够为模数转换电路产生余量输出，通过双极型晶体管(BJT管)和CMOS晶体管的BiCMOS工艺实现，通过两级放大，并且通过正向反馈模块提供负阻抗来对第二级放大模块的输入进行补偿，具有较高的增益和速度，能够提高整个ADC电路的稳定性和速度。本实用新型采用了两级运放结构，具有大的信号摆幅，非常适合在低电源电压下工作。

附图说明