[发明专利]高跨导低输入电容轨到轨运放

说明书

本发明公开了一种高跨导低输入电容轨到轨运放，涉及运算放大器技术领域。本发明包括NMOS管mn1～5、PMOS管mp1～7；mn2、mn3组成NMOS差分对；mp1、mp2组成PMOS差分对；mp3构成尾电流偏置；mn4、mn5组成电流镜。本发明通过在轨到轨输入的运放中，采用两级镜像运放，第一级是差分输入对，宽长比小，从第一级镜像到输出级时就进行电流倍数的放大，从而达到整个运放的等效输入跨导变大的目的，同时实现输入电容小的效果；在轨到轨输入的前提下，实现了高跨导的同时，运放的等效输入电容减小，这样对前级电路的负载就小，对前级电路的干扰就小；而且，等效输入电容小了，利于高频小信号的工作。

技术领域

本发明属于运算放大器技术领域，特别是涉及高跨导低输入电容轨到轨运放。

背景技术

运算放大器的输入级一般要求设计成轨到轨输入的形式，而且放大电路的总跨度最好不随输入共模电压变化，因为跨度的变化会引起电路的增益、速度、噪声等特性发生变化。

现有轨到轨输入的方案如附图2所示，是用一个NMOS输入的差分对和一个PMOS输入的差分对作为输入，电流镜结构作为负载的两个简单差分放大器并联形成。缺陷在于当要求大的跨导时，输入差分对的宽长比就会变大，从而导致输入管子的面积增加，等效输入的电容就会变大，对前级电路造成较大的负载电容，而且也不利于高频小信号的传输。

现一种高跨导低输入电容轨到轨运放，解决在轨到轨输入的前提下，实现高的跨导和低的输入电容的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高跨导低输入电容轨到轨运放，通过在轨到轨输入的运放中，采用两级镜像运放，第一级是差分输入对，宽长比小，从第一级镜像到输出级时就进行电流倍数的放大，从而达到整个运放的等效输入跨导变大的目的，同时实现输入电容小，解决背景技术中提出的问题。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明为一种高跨导低输入电容轨到轨运放，包括NMOS管mn1、NMOS管mn2、NMOS管mn3、NMOS管mn4、NMOS管mn5、PMOS管mp1、PMOS管mp2、PMOS管mp3、PMOS管mp4、PMOS管mp5、PMOS管mp6、PMOS管mp7；所述NMOS管mn2、NMOS管mn3组成一NMOS差分对；所述PMOS管mp1、PMOS管mp2组成一PMOS差分对；所述PMOS管mp3构成一尾电流偏置；所述NMOS管mn4、NMOS管mn5组成电流镜；电流在所述PMOS管mp5镜像到PMOS管mp4、NMOS管mn4镜像到NMOS管mn5时，进行倍数的放大，NMOS管mn2和NMOS管mn3组成的差分对宽长比小，但是在PMOS管mp5镜像到PMOS管mp4，NMOS管mn4镜像到NMOS管mn5时，进行电流倍数的放大，这样就实现了大的跨导，为了同时实现轨到轨输入，利用NMOS管mn4、NMOS管mn5这对电流镜做负载，添加上PMOS输入的差分对PMOS管mp1和PMOS管mp2和它的尾电流偏置PMOS管mp3。

进一步地，所述NMOS管mn2、NMOS管mn3的栅极分别与输入电压连接，NMOS管mn2、NMOS管mn3的源极均与NMOS管mn1的漏极连接，NMOS管mn1的源极接地；所述PMOS管mp1、PMOS管mp2的栅极分别与输入电压连接，所述PMOS管mp1的漏极分别与NMOS管mn4的栅极、NMOS管mn5的栅极连接；所述NMOS管mn4的漏极与栅极短接，源极接地。

进一步地，当输入低电平使所述NMOS差分对进入截止区后，PMOS管mp1、PMOS管mp2、PMOS管mp3和NMOS管mn4、NMOS管mn5形成一个简单的电流镜负载差分对单级放大器，在输入低电平时仍然工作；当输入电平使所述NMOS差分对和PMOS差分对都在饱和区时，两个放大器同时工作。