[发明专利]可提升负载电流与输入电压差间线性度的运算放大器电路

说明书

本发明是一种运算放大器电路。运算放大器电路包含差分输入级电路与负载级电路。差分输入级电路包含输入电路、电压维持电路与电流源。输入电路包含分别用于接收第一输入信号与第二输入信号的第一输入晶体管与第二输入晶体管。电压维持电路包含第一分支电路与第二分支电路。第一分支电路耦接于第一输入晶体管，其接收第一输入信号，且第二分支电路耦接于第二输入晶体管，其接收第二输入信号。电流源耦接于第一输入晶体管与第二输入晶体管。负载级电路耦接于电压维持电路。

技术领域

本发明是有关于一种运算放大器电路，且特别是有关于一种可提升负载电流与输入电压差间的线性度的运算放大器电路。

背景技术

当前的电子产品经常将运算放大器电路应用于不同的用途。例如，驱动电路可使用运算放大器电路驱动显示面板(例如，液晶显示面板)。运算放大器经常使用差分对作为接收输入信号的输入级。差分对的线性范围会受到差分对的输入电压差所影响。例如，当输入电压差很小的时候，输入电压差与负载电流(例如以MOSFET实现的差分对时的漏极电流)间的关系为线性。然而，随着输入电压差的增加，输入电压差与负载电流间的关系变为非线性。为提升线性范围，现有技术的差分对会使用较大的偏压电流，但这种方式会消耗较多的功率。

请参见图1，其是运算放大器的方块图。运算放大器(OP)电路10包含差分输入级电路111、负载级电路112，以及输出级电路131。差分输入级电路111接收一对包含第一输入信号V_in1与第二输入信号V_in2的差分信号。差分输入级电路111可将第一输入信号V_in1与第二输入信号V_in2间的电压差转换为负载电流i₁、i₂。负载级电路112可将差分输入级电路111输出的负载电流i₁、i₂转换为输出信号V_Out。负载级电路112可包含主动负载电路(例如晶体管)和/或被动负载电路(例如电阻、电容与电感)。负载级电路112可称为增益级电路。

差分输入级电路111与负载级电路112的组合可被视为第一级运算放大器11，且其输出可定义为第一级输出V_O1。输出级电路131可视为第二级运算放大器13，且其输出可定义为第二级输出V_O2。运算放大器电路10的电压增益A_v相当于第一级运算放大器11的电压增益A_v1与第二级运算放大器12的电压增益A_v2的乘积(A_v＝A_v1×A_v2)。第一级运算放大器11的电压增益A_v1为差分输入级电路111的互导Gm与负载级电路102的输出电阻相乘的结果(A_v1＝Gm×ro)。

输出级电路131提供的第二级输出V_O2为单端(single-ended)电压信号。若显示装置使用运算放大器电路10，则可将输出级电路131耦接于显示面板。需注意的是，运算放大器电路10所包含的运算放大器的数量并不需要被限定，且运算放大器电路10的最后一级的运算放大器的输出被用来当作输出信号V_Out。在图1的例子中，运算放大器电路10包含两级运算放大器。在其他的实施例中，可能仅有单一级运算放大器或超过两级运算放大器。由于第二级运算放大器(第三级算放大器、第四级运算放大器也是一样)是可选的缘故，以下的叙述着重在第一级运算放大器11，其包含差分输入级电路111与负载级电路112。