[发明专利]适用于LCD驱动电路的低功耗四级运算放大器

摘要

本发明涉及大规模集成电路，为提供一种应用于低压低功耗的四级运算放大器。该四级运算放大器电路可以在低的功耗(μW)条件下实现驱动大负载电容(数百pF)，并具有更低的功耗和更好的压摆率。为此，本发明采取的技术方案是，适用于LCD驱动电路的低功耗四级运算放大器，由四个增益放大级、两路前馈回路级和一个有源反馈回路级组成；四个增益放大级分别是跨导增益输入级、第二至第三高增益级、第四推挽输出级；两个前馈回路级分别是正向跨导增益级和负向跨导增益级；一个有源反馈回路级由电容和正向跨导增益级组成。本发明主要应用于大规模集成电路的设计制造。

主权项

一种适用于LCD驱动电路的低功耗四级运算放大器，其特征是，由四个增益放大级、两路前馈回路级和一个有源反馈回路级组成；四个增益放大级分别是：跨导增益输入级、第二至第三高增益级、第四推挽输出级；两个前馈回路级分别是：正向跨导增益级和负向跨导增益级；一个有源反馈回路级由电容和正向跨导增益级组成；输入的信号经过跨导增益输入级gm1、第二至第三增益级、最后经过第四推挽输出级输出到VOUT；同时输入的信号经过正向跨导增益级到达第三增益级的输出端；在第二增益级输出端信号分为两路：一路经过负向跨导增益级到达第四推挽输出级的输出端，另一路直接进入第三增益级；在放大器输出端的信号经过有源反馈回路级由电容Ca和正向跨导增益级到达输入端；放大器具体结构为：由第一至第十五PMOS晶体管M10、M11、M12、M17、M18、M20、M23、M30、M33、M41、M411、M412、M50、M51、M52以及第一至第十二NMOS晶体管M13、M14、M15、M16、M21、M22、M31、M32、M40、M413、M53、M54共27个MOS晶体管、一个电容即补偿电容Ca构成；其中：第一、第四至第十五PMOS晶体管M10、M17、M18、M20、M23、M30、M33、M41、M411、M412、M50的源极共同接供电电源VDD；除了第二、第三、第十四至第十五PMOS晶体管M11、M12、M51、M52的衬底端接源极以外，第一、第四至第十三PMOS晶体管M10、M17、M18、M20、M23、M30、M33、M41、M411、M412、M50的衬底端接供电电源VDD；第一、第二、第五至第十二NMOS晶体管M13、M14、M21、M22、M31、M32、M40、M413、M53、M54的源极共同接地GND；第一至第十二M13、M14、M15、M16、M21、M22、M31、M32、M40、M413、M53、M54的衬底端接地GND；第一PMOS晶体管M10的栅极接第一偏置电压Vb1、漏极接第二至第三PMOS晶体管M11、M12的源极；第一至第二PMOS晶体管M11、M12的栅极分别接输入电压Vin‑和Vin+端；第一PMOS晶体管M11、第一NMOS晶体管M13的漏极共同接第三NMOS晶体管M15的源极，第三PMOS晶体管M12、第二NMOS晶体管M14的漏极共同接M16的源极；第一至第二NMOS晶体管M13、M14的栅极共同接第二偏置电压Vb2，第三至第四NMOS晶体管M15、M16的栅极共同接第三偏置电压Vb3；第六PMOS晶体管M20的栅极接第四NMOS晶体管M16、第五PMOS晶体管M18的漏极；第四至第五PMOS晶体管M17、M18的栅极共同接第四PMOS晶体管M17、第三NMOS晶体管M15的漏极；第四NMOS晶体管M16的源极接补偿电容Ca的左端，补偿电容Ca的右端接输出端VOUT；第五NMOS晶体管M21、第六NMOS晶体管M22的栅极共同接第六PMOS晶体管M20、第五NMOS晶体管M21的漏极；第七PMOS晶体管M23、第六NMOS晶体管M22的漏极共同接第八PMOS晶体管M30的栅极；第七PMOS晶体管M23的栅极接第四偏置电压Vb4；第七NMOS晶体管M31、第八NMOS晶体管M32的栅极共同接第八PMOS晶体管M30、第七NMOS晶体管M31的漏极；第九PMOS晶体管M33、第八NMOS晶体管M32的漏极共同接第九PMOS晶体管M40的栅极；第九PMOS晶体管M33的栅极接第五偏置电压Vb5；第九NMOS晶体管M40、第十PMOS晶体管M41的漏极、第十一PMOS晶体管M411的漏极共同接输出端VOUT；第十NMOS晶体管M413、第十二PMOS晶体管M412的漏极共同接第十一PMOS晶体管M411的栅极；第十NMOS晶体管M413的栅极接第二偏置电压Vb2；第十二PMOS晶体管M412的栅极接第六偏置电压Vb6；第十三PMOS晶体管M50的栅极接第六偏置电压Vb6、漏极接第十四至第十五PMOS晶体管M51、M52的源极；第十四至第十五PMOS晶体管M51、M52的栅极分别接输入电压Vin‑和Vin+端；第十一至第十二NMOS晶体管M53、M54的栅极共同接第十一NMOS晶体管M53、第十四PMOS晶体管M51的漏极；第十二NMOS晶体管M54、第十五PMOS晶体管M52的漏极共同接第七NMOS晶体管M31的栅极；外接的负载电容CL接VOUT。