[发明专利]用于运算放大器的偏移电压修整

说明书

本发明题为“用于运算放大器的偏移电压修整”。本发明公开了一种运算放大器。该运算放大器基于输入电压激活/耦接晶体管的第一差分对或晶体管的第二差分对到输入。第一晶体管对或第二晶体管对各自用具有随温度恒定的第一部分和与温度成比例的第二部分的电流偏置。通过调整第一部分和第二部分的比率，可以使每个差分对的跨导随温度而相对恒定。每个差分对耦接到修整电流源，修整电流源被调整以减小在每个输出处的电压偏移。运算放大器的所得的电压偏移在输入电压的范围内相对恒定并具有不受修整过程影响的温度系数。

相关申请的交叉引用

本专利申请要求于2018年10月11日提交的美国临时申请号62/744,449的权益，该专利申请据此全文以引用方式并入。

技术领域

本公开涉及用于运算放大器的偏移电压(V_OS)校正(即，修整)，并且更特别地，涉及提供具有随不因修整过程变化的温度(即，温度系数)的变化的修整的偏移电压的电路和方法。

背景技术

包括金属氧化物半导体(即，MOS)晶体管差分输入级的运算放大器可以具有在相当于毫伏(即，mV)的范围内的偏移电压(即，电压偏移，V_OS)。然而，高性能应用可能需要相当于微伏(即，μV)的V_OS，并且具有低V_OS温度系数(即，T_C)。在工厂中调整电路以减小V_OS(即，修整)是满足这些要求的合适方式。

在一些运算放大器(例如，轨到轨)中，互补输入晶体管对可以用于不同的输入电压。例如，第一输入差分晶体管对(例如，p型)可以在相对低的电压范围内耦接到输入，而第二输入差分晶体管对(例如，n型)可以在相对高的电压范围内耦接到输入。

发明内容

因此，在一个方面，本公开整体描述运算放大器。该运算放大器包括pMOS晶体管的第一差分对，该pMOS晶体管的第一差分对由第一偏置电流(Ibias_p)偏置。第一偏置电流包括随温度恒定的第一部分(Ict_p)和与温度成比例的第二部分(Iptat_p)。第一部分和第二部分的比率产生第一差分对(pMOS对)的第一跨导(g_m)，该第一跨导对于一定范围内的温度是基本上恒定的。该运算放大器还包括nMOS晶体管的第二差分对，该nMOS晶体管的第二差分对由第二偏置电流(Ibias_n)偏置。第二偏置电流包括随温度恒定的第一部分(Ict_n)和与温度成比例的第二部分(Iptat_n)。第一部分和第二部分的比率提供第二差分对的第二跨导(g_m)，该第二跨导对于该范围内的温度是基本上恒定的。该运算放大器还包括比较器，该比较器基于输入电压(即，输入共模电压，V_CM)而激活第一差分对或第二差分对。该运算放大器的输入耦接到激活的差分晶体管对。

该运算放大器还可以包括第一修整电路，该第一修整电路包括第一电流源以产生第一修整电流。第一修整电路可以被配置(例如，通过调整/切换第一电流源)为通过第一差分(pMOS晶体管)对中的pMOS晶体管中的一个pMOS晶体管修整第一偏置电流。该修整校正(即，调整到零伏特)第一差分对的第一电压偏移(V_OS)。另外地，运算放大器还可以包括第二修整电路，该第二修整电路包括第二电流源以产生第二修整电流。第二修整电路可以被配置(例如，通过调整/切换第二电流源)为通过第二差分(nMOS晶体管)对中的nMOS晶体管中的一个nMOS晶体管修整第二偏置电流。该修整校正(即，调整到零伏特)第二差分对的第二电压偏移(V_OS)。

在一些实施方案中，第一修整电流可以随温度恒定以提供第一电压偏移，该第一电压偏移具有在修整之前和之后基本上相同的第一温度系数。另外地，第二修整电流可以随温度恒定以提供第二电压偏移，该第二电压偏移具有在修整之前和之后基本上相同的第二温度系数。