[发明专利]基于阻尼因子频率补偿和直流失调消除的三级运算放大器

说明书

本发明涉及一种基于阻尼因子频率补偿和直流失调消除的三级运算放大器，包括：第一放大器、第二放大器、第三放大器、阻尼因子控制模块、第一补偿电容和第四放大器。本发明提供的基于阻尼因子频率补偿和直流失调消除的三级运算放大器通过增加第一补偿电容Cm1和阻尼因子控制模块，有效地抑制出现在单位增益带宽附近的尖峰效应并可以减小第一补偿电容Cm1的值，增加放大器的单位增益带宽。同时，通过在该三级运算放大器的第三放大器AMP3中加入亚阈值反馈运放，有效地抑制了运放的直流失调。

技术领域

本发明属于集成电路设计领域，具体涉及一种基于阻尼因子频率补偿和直流失调消除的三级运算放大器

背景技术

运算放大器(简称：运放)是具有很高放大倍数的电路单元。在实际电路中，通常结合反馈网络共同组成某种功能模块。它是一种带有特殊耦合电路及反馈的放大器。其输出信号可以是输入信号加、减或微分、积分等数学运算的结果。由于早期应用于模拟计算机中，用以实现数学运算，故得名“运算放大器”。运放是一个从功能的角度命名的电路单元，可以由分立的器件实现，也可以实现在半导体芯片当中。随着半导体技术的发展，大部分的运放是以单芯片的形式存在。运放的种类繁多，广泛应用于电子行业当中。

实际中，为了得到足够大的放大倍数或考虑到输入电阻、输出电阻等特殊要求，放大器往往由多级电路组成，把信号经过多次放大，从而得到所需的放大倍数。现如今，随着集成电路的电源电压的快速下降，越来越多的电路设计者注意到了低压多级放大器的重要性。然而相较于单级放大器，多级放大器的带宽变低了。因此很多的频率补偿技术被提出来，用于提高放大器的带宽。相较于简单的密勒补偿和嵌套密勒补偿(NMC)，一些先进的补偿技术虽然能提高带宽，但都不明显。另外，一般的多级放大器由于输入信号的偏移或输入差分管的不匹配会在输入端产生直流失调，从而信号经过放大后在输出端也产生一个直流失调，并且在一个小的偏移内会使放大器的直流增益快速下降，恶化电路性能。因此，如何有效增大多级放大器的带宽和消除直流失调成为集成电路设计的一个重要内容。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种基于阻尼因子频率补偿和直流失调消除的三级运算放大器。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

本发明实施例提供了一种基于阻尼因子频率补偿和直流失调消除的三级运算放大器，包括：第一放大器、第二放大器、第三放大器、阻尼因子控制模块、第一补偿电容和第四放大器；其中，

所述第一放大器的输出端连接所述第二放大器的输入端，用于增益放大；

所述第二放大器的输出端连接所述第三放大器的输入端，用于增益放大；

所述第三放大器用于提高增益并消除直流失调；

所述第一补偿电容连接在所述第一放大器的输出端与第三放大器的输出端之间，用于提高相位裕度；

所述阻尼因子控制模块连接所述第二放大器的输出端，用于提高运放的带宽和抑制尖峰效应；

所述第四放大器连接在所述第一放大器的输入端与第三放大器的输出端之间，用于消除RHP零点的影响。

在本发明的一个实施例中，所述阻尼因子控制模块包括：第二补偿电容和共源级放大器；其中，

所述第二补偿电容连接在所述共源级放大器的输入端和输出端之间，且所述第二补偿电容与所述共源级放大器输入端连接的节点处连接所述第二比较器的输出端。

在本发明的一个实施例中，共源级放大器包括：第一MOS管、第二MOS管和第二补偿电容；其中，

所述第二MOS管的源极连接电源电压；

所述第二MOS管的漏极连接所述第一MOS管的漏极；

所述第二MOS管的栅极连接偏置电压；