[发明专利]一种低工作电压的全差分运算放大器

说明书

本发明提出了一种工作在低电源电压下的全差分运算放大器，并阐述了电路的相应结构及工作原理。全差分运算放大器包括输入级、正输出级、负输出级。输入级包括差分输入级、具有电平移位的共栅级、增益级以及增益提升结构。偏置由工作在弱反型区的MOS管组成，使得电源电压可以很低，同时具有良好的噪声特性。

技术领域

本发明提出了一种涉及集成运算放大器的设计。

背景技术

用于稳定放大器和实现频率补偿的传统技术包括米勒补偿和Ahuja补偿。Miller补偿通过分离由第一和第二级输出端的寄生电容引起的主极点来稳定放大器。尽管如此，补偿电容也会引起从输出到输出的直接传输路劲而不会使得相位发生反转。同时，右半平面零点可能会影响频率稳定性。Ahuja补偿消除了右平面零点的影响并减小了补偿电容的尺寸。因此，Ahuja补偿放大器更适合于相对较高的电阻和较高的容性负载。但Ahuja补偿需要额外的偏置电流，外部参考电压会在Ahuja补偿放大器中引入额外的噪声。因此，全差分运算放大器不仅要工作在低电压环境下，同时还能够抑制由补偿电路而产生的噪声。

发明内容

本发明公开了一种低工作电压的全差分运算放大器的设计方法。

附图说明

图1示出了全差分运算放大器的示意图。

图2示出了根据至少一个实施例的全差分运算放大器的示意图。

图3示出了根据至少一个实施例的AB类全差分运算放大器的示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述特征和优点更加清晰，下面结合附图对本发明的具体实施做详细的说明。

图1为全差分运算放大器的示意图。全差分运算放大器包括输入级、正输出级、负输出级。输入级包括差分输入级、具有电平移位的共栅级、增益级以及增益提升结构。

差分输入级连接到正输入节点M1的栅端、负输入节点M2的栅端、共栅级连接的M3、M4的漏端，以及提供偏置电流的M5的漏端。M5的源端连接到电源电压VDD，栅端连接到偏置电压Vbias1。正电压输入节点接受第一输入信号Vin+，负输入节点接受第二输入信号Vin-。共栅级连接的电平移位M3、M4的源端连接到差分输入管M1、M2的漏端、栅端连接到辅助运放OA，以及增益级的漏端。M6、M7和M8、M9构成增益级，连接到电平移位M3、M4的漏端和地电平。

增益级包括第一、第二、第三、第四反馈晶体管M6、M7、M8、M9。第一反馈晶体管M6的漏端连接到正电平移位M3的漏端和其自身的栅端，源端连接到地电位。第二反馈晶体管M7的漏端连接到正电平移位M3的漏端，栅端连接到负电平移位M4的漏端，源端连接到地电位。第三反馈晶体管M8的漏端连接到负电平移位M4的漏端，栅端连接到正电平移位M3的漏端，源端连接到地电位。第四反馈晶体管M9的漏端连接到负电平移位M4的漏端与其自身的栅端，源极连接到地电位。

正输出级的输入连接到正输入管M1的漏端、辅助放大器OA的正电压输入节点。正输出级还包括第一补偿电容C1、第一电流源晶体管M12和第一电压增益晶体管M10。第一补偿电容C1连接到M1的漏端和正电压输出节点Vout+之间。第一电流源晶体管M12的源端连接到电源电压VDD、漏端连接到正电压输出节点Vout+和栅极用于接受共模反馈电压Vcmfb。第一电压增益晶体管M10的漏端连接到正电压输出节点Vout+、栅端连接到增益晶体管M6的栅极，源端连接到地电位。