[发明专利]一种高线性精度的全差分运算放大器电路结构

说明书

本发明公开了一种高线性精度的全差分放大器电路，所述整体电路主要包括运放输出级（1）、运放中间级（2）、运放输出级（3）、缓冲级（4）、共模反馈级（5）属于集成电路领域。为了提高电路的精度在运放中加入共模反馈级来稳定输出共模电平，从而提高电路的精度，另外改进了对于器件自身的特性沟道长度调制对输出共模电平所带来的影响。此外本发明改进了共源共栅电流源为两个管子级联的形式，在保证电路精度的同时，还提高了电路的相位裕度进而提高了电路的稳定性。

技术领域

本发明设计一种高线性精度的全差分运算放大器电路结构，涉及了共模反馈模块稳定输出共模电平以及能够抑制沟道长度调制所带来的失配效应。属于集成电路设计与集成系统领域。

背景技术

进入现代科技以来，模拟集成电路设计已经成为人们日常生活中的重要组成部分。全差分运算放大器电路是一种差分输入和差分输出的电路结构，由于P型MOS管和N型MOS管的电流不能完美匹配，容易导致输出共模电平发生偏移，由于输入差分对的尾电流源通常共模增益较小，导致运放无法控制其输出共模点，通过共模反馈电路可以提高共模反馈环路的增益，以稳定共模信号，全差分放大器相比单端输出放大器虽然增加了功耗，但提高了共模抑制比（CMRR）和输出电压摆幅，更加适合应用一些高精度的应用中。并且在高增益的放大器中，输出共模电平对器件的特性和失配相当敏感，而且不能通过差动反馈来达到稳定，必须增加共模反馈网络来检测两个输出端的共模电平，并调整放大器的偏差电流。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种高线性精度的全差分运算放大器，在原有的基础上，加入了共模反馈级提高电路精度并提高电路的驱动能力同时提高电路增益，并且解决了差分放大器输出共模电平对器件特性方面的影响。

本发明的上述目的主要是通过以下的方案实现的：

一种高线性精度的全差分运算放大器电路结构，其主要结构包括运放输入级，运放中间级，运放输出级，缓冲级以及共模反馈级：

运放输入级：输入一对查分输入信号，电路承担主要的放大能力以及尽可能宽的单位增益带宽，提高系统的稳定性，输出一对输出差分信号；

运放中间级：实现高增益的转换，当增益控制电压从高电平变为低电平时，电路中的晶体管导通，此时放大器电路的输出阻抗降低，所以增益降低，当增益控制电压从低电平变为高电平时，电路中的晶体管关断，输出阻抗变为原来的输出阻抗，增益变为原来的高增益状态；

运放输出级：能够驱动小阻抗的电阻或是电平移位，对噪声敏感有一定的抑制作用，进而输出一个稳定的电压信号；

缓冲级：能够对输出的信号起到一个缓冲的作用，进而平稳的输出；

共模反馈级：由于输入查分对的尾电流源通常共模增益较小，导致运放无法控制其输出共模点，通过在运放中加入共模反馈级，可以提高共模反馈环路的增益来稳定共模信号，并且抑制由于沟道长度调制所产生的误差而造成的器件失配所带来的影响。

基本高线性精度全差分运算放大器电路结构，其特征在于:所述电路包括运放输入级（1）、运放中间级（2）、运放输出级（3）、缓冲级（4）、共模反馈级（5）、其中运放输入级（1）的第一输入端、第二输入端分别作为运放输入级（1）的同相输入端、反向输入端，运放输入级（1）的第一输出端、运放中间级（2）的第一输入端与共模反馈级（5）的第一输出端相互连接，运放输入级（1）的第二输出端、运放中间级（2）的第二输入端与共模反馈级（5）的第二输出端相互连接；运放中间级（2）的第一输出端、缓冲级（4）第一输入端与共模反馈级（5）的第一输入端相互连接，运放中间级（2）的第二输出端、缓冲级（4）的第二输入端与共模反馈级（5）的第二输入端相互连接，缓冲级（4）的第一输出端、第二输出端分别作为缓冲级（4）的同相输出端、反相输出端：

运放输入级（1）：从输入匹配网络电路中输入一对差分输入信号到运放中间级；