一种低失调运算放大器的制造方法_2

文档序号:9648737阅读:来源:国知局
描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
[0026]实施例一
[0027]请参照图1,图1为本发明提供的一种低失调运算放大器的结构示意图,该低失调运算放大器包括:
[0028]—级差分放大电路1、对称差分放大电路3、对称信号产生电路2以及二级对称输出放大电路4,其中:
[0029]—级差分放大电路1的输出端与对称差分放大电路3的第一输入端连接,一级差分放大电路1用于将输入信号放大后得到一级放大电压并输出至第一输入端;
[0030]对称差分放大电路3的第二输入端与对称信号产生电路2的输出端连接;其中,对称信号产生电路2用于生成与一级差分放大电路1产生的失调电压极性相同、大小相等的对称电压,并将对称电压输出至第二输入端;
[0031]可以理解的是,这里的对称差分放大电路3的“对称”具有两层含义,一层是对称差分放大电路3本身的结构完全对称,另一层含义是对称差分放大电路3与一级差分放大电路1构成对称。
[0032]由于一级差分放大电路1的不对称结构,一级差分放大电路1输出的一级放大电压中会包括失调电压,为了将失调电压消除掉,对称信号产生电路2会生成一个与失调电压极性相同、大小相等的对称电压,则该对称电压与一级放大电压作为对称差分放大电路3的两个输入信号,最终对称差分放大电路3输出的电压会是已经将失调电压消除了以后的电压。
[0033]对称差分放大电路3的输出端与二级对称输出放大电路4连接,对称差分放大电路3用于对一级放大电压以及对称电压组成的输入信号进行对称差分放大,得到对称差分放大电压并输出至二级对称输出放大电路4,二级对称输出放大电路4用于对对称差分放大电压放大后输出放大信号。
[0034]可以理解的是,因为对称差分放大电路3的存在,为了不引入新的失调电压,这里的二级对称输出放大电路4也是对称结构。
[0035]本发明提供的一种低失调运算放大器,在低失调运算放大器的一级差分放大电路的后面引入了与之对称的对称差分放大电路。这样一级差分放大电路在保证足够的增益下,通过与之对称设计的对称差分放大电路消除由于一级差分放大电路的不对称性造成的失调电压,从而使得低失调运算放大器既达到较大的增益又失调电压进行了有效地抑制。
[0036]实施例二
[0037]请参照图2,图2为本发明提供的另一种低失调运算放大器的结构示意图,该低失调运算放大器在实施例一的基础上:
[0038]作为优选地,一级差分放大电路1具体包括第一 PM0S、第二 PM0S、第三PM0S以及有源负载电路,其中:
[0039]第三PM0S的源极与电源连接,第三PM0S的栅极与偏置电压极接,第三PM0S的漏极分别与第一 PM0S以及第二 PM0S的源极连接,第一 PM0S的栅极接输入信号的负极,第一PM0S的漏极与有源负载电路的第一端连接,第二 PM0S的栅极接输入信号的正极,第二 PM0S的漏极作为一级差分放大电路1的输出端,与有源负载电路的第二端连接,有源负载电路的第三端接地。
[0040]作为优选地,第一有源负载电路具体包括第一 NM0S和第二 NM0S,其中:
[0041]第一 NM0S的漏极作为有源负载电路的第一端,第一 NM0S的栅极分别与其漏极以及第二 NM0S的栅极连接,第一 NM0S的源极接地,第二 NM0S的漏极作为有源负载电路的第二端,第二 NM0S的源极接地。
[0042]可以理解的是,第一 PM0S和第二 PM0S构成差分放大结构,第三PM0S作为电流源为该一级差分放大电路1提供工作电流,第一 NM0S和第二 NM0S构成有源负载电路。
[0043]在电路正常工作时,差分放大结构的输入端载入小信号,在第一或者第二 PM0S的源漏上会产生一个变化的电流A I,由于第一NMOS与第二NMOS构成的有源负载电路的电阻非常大,因此一级差分放大电路1的输出端会有较大的电压变化,起到了放大信号的作用。根据增益的计算Av = -gm2 (rol//ro2)(其中,gm2为第二 PMOS的跨导,rol、ro2分别为第二 PM0S与第二 NM0S管的源漏电阻)可以看出,一级差分放大电路1的增益可以达到很大。但这种结构由于第一与第二 NM0S管的接法并非完全对称,导致在输入信号为0时,输出信号不能理想的也是0,而是会有一个电压存在,即失调电压。
[0044]作为优选地,对称差分放大电路3具体包括第四PM0S、第五PM0S、第六PM0S、第三NM0S以及第四NM0S,其中:
[0045]第六PM0S的源极与电源连接,第六PM0S的栅极与偏置电压连接,第六PM0S的漏极分别与第四PM0S的源极以及第五PM0S的源极连接,第四PM0S的栅极作为第一输入端,与一级差分放大电路1的输出端连接,第四PM0S的漏极与第三NM0S的漏极连接,第五PM0S的栅极作为对称差分放大电路3的第二输入端,与对称信号产生电路2的输出端连接,第五PMOS的漏极与第四NMOS的漏极连接,第三NMOS的栅极分别与其漏极以及二级对称输出放大电路4的第一输入端连接,第三NMOS的源极接地,第四NMOS的栅极分别与其漏极以及二级对称输出放大电路4的第二输入端连接,第四NMOS的源极接地。
[0046]可以理解的是,这里的第三NM0S和第四NM0S采用“二极管”接法构成负载结构,第六PM0S作为电流源。
[0047]可以看出这一级的对称差分放大电路3是完全对称的,这样的结构可以有效抑制失调电压的产生。根据增益的计算Av’ =-gml*(l/gm2)(其中,gml、gm2分别为第五PMOS与第四NMOS管的跨导)可以看出,相比一级差分放大电路1这级的增益是明显减少的,但可以从一级差分放大电路1得到较大增益,对称差分放大电路3的目的主要是消除失调电压的影响。第五PM0S的栅极接入与第四PM0S的栅极相对称的信号,第五PM0S管的栅极输入信号由对称信号产生电路2产生。
[0048]作为优选地,对称信号产生电路2具体包括第七PM0S、第八PM0S以及第五NM0S,其中:
[0049]第七PM0S的源极与电源连接,第七PM0S的栅极与偏置电压连接,第七PM0S的漏极与第八PM0S的源极连接,第八PM0S的栅极作为对称信号产生电路2的输入端,与调零电压连接,第八PM0S的漏极作为对称信号产生电路2的输出端,分别与对称差分放大电路3的第二输入端以及第五NM0S的漏极连接,第五NM0S的栅极与其漏极连接,第五NM0S的源极接地,其中,第七PM0S的宽长比是第三PM0S的宽长比的1/2,第一 PM0S的宽长比等于第八PM0S的宽长比,第一 NM0S的宽长比等于第五NM0S的宽长比。
[0050]可以看出,对称信号产生电路2的电路结构与一级差分放大电路1的左半边的电路结构对称,且第七PM0S的宽长比是第三PM0S的宽长比的1/2,第一 PM0S的宽长比等于第八PM0S的宽长比,第一 NM0S的宽长比等于第五NM0S的宽长比。第八PM0S为放大管,第五NM0S管为负载,第七PM0S管为电流源。第八PM0S的栅极作为对称信号产生电路2的输入端,与调零电压连接,根据需要生成对称电压,使得第五PM0S的输入信号与第四PM0S的输入信号中失调电压对称(这里的对称是指极性相同、大小相同),因为对称信号产生电路2完全对称的特点,可以将由于一级差分放大电路1不对称而造成的失调电压消除。
[0051]作为优选地,二级对称输出放大电路4具体包括第九PM0S、第十PM0S、第六NM0S以及第七NM0S,其中:
[0052]第九PM0S的源极与电源连接,第九PM0S的栅极分别与其漏极以及第十PM0S的栅极连接,第九PM0S的漏极与第六NM0S的漏极连接,第六NM0S的栅极作为二级对称输出放大电路4的第一输入端,第六NM0S的源极接地,第十PM0S的源极与电源连接,第十
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