运算放大器及其操作该运算放大器的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电路，特别涉及但不限于一种运算放大器及其操作该运算放大器的方法。
【背景技术】
[0002]传统的运算放大器同时采用PMOS晶体管对和NMOS晶体管对完成交替功能，以确保当输入信号在接地和电源电压(vdd)范围内变化时，运算放大器是可操作的。但是，当PMOS晶体管对和NMOS晶体管对都工作，或PMOS晶体管对和NMOS晶体管对都不工作时，意味着运算放大器会产生跨导持续变化并导致输出信号的失真。因此，理想的是设计一种具有基本恒定跨导的运算放大器。
【发明内容】
[0003]在一实施例中，运算放大器包括第一输入对、第二输入对、开关和第一电流镜，其中，第一输入对包括与第二输入对包含的MOS晶体管类型不同的MOS晶体管；开关用于决定让第一输入和第二输入对中的一个处于工作状态，其中，该开关进一步连接第一输入对和第一电流镜，且工作中的输入对被配置为输出电压；并且，第一电流镜进一步连接第二输入对，并用于将流经开关的电流复制到第二输入对以使该运算放大器在无论是第一输入对还是第二输入对工作的情况下都具有基本恒定的跨导。
[0004]另一实施例公开了一种运算放大器中的方法。运算放大器包括:第一MOS晶体管、第二 MOS晶体管、第三MOS晶体管、第四MOS晶体管、第五MOS晶体管、第三电流镜、第二电流镜、第一电流镜以及负载单元。其中，第一 MOS晶体管和第二 MOS晶体管的第一节点都连接第一电流源和第五MOS晶体管的第一节点；第一 MOS晶体管的第二节点连接第四MOS晶体管的第二节点，第一 MOS晶体管的第三节点连接第三电流镜的第三节点和负载单元的第一端口 ；第二MOS晶体管的第二节点连接第三MOS晶体管的第二节点，第二MOS晶体段的第三节点连接第二电流镜的第二端口和负载单元的第二节点。第三和第四MOS晶体管的第一节点都连接第一电流镜的第一端口，第三MOS晶体管的第三节点连接第三电流镜的第一端口，第四MOS晶体管的第三节点连接第二电流镜的第一端口 ；第五MOS晶体管第二节点连接电压源，第五MOS晶体管的第三节点连接第一电流镜的第二端口。该方法包括:在第一 MOS晶体管的第二节点处接收正输入端；在第二 MOS晶体管的第二节点处接收负输入端；且在第二 MOS晶体管的第三节点处输出输出电压。
【附图说明】
[0005]本发明的非限制性和非详尽的各实施例将参照下列附图进行说明，其中类似附图标记除详细说明外在各种附图中指示类似部件。
[0006]图1示出了运算放大器的一实施例的示意图；
[0007]图2示出了运算放大器的另一实施例的示意图；
[0008]图3示出了如图2所示的运算放大器的一【具体实施方式】的示意图；
[0009]图4示出了如图2所示的运算放大器的另一【具体实施方式】的示意图；
[0010]图5示出了如图2所示的运算放大器的另一【具体实施方式】的示意图；
[0011]图6是运算放大器的操作方法的流程图。
【具体实施方式】
[0012]现将对本发明的各方面和实例进行描述。以下的描述为了全面理解和说明这些实例而提供了特定细节。但是，本领域的技术人员可以理解，即使没有这些细节，也可以实施本发明。此外，一些公知的结构或功能可能没有被示出或详细说明，以避免不必要的模糊相关说明。
[0013]图1示出了运算放大器的一实施例的示意图。该运算放大器10包括第一输入对100、第二输入对110、开关120以及第一电流镜130。第一输入对100包括与第二输入对110包含的MOS晶体管类型不同的MOS晶体管。例如，当第一输入对110包括PMOS晶体管时，第二输入对120包括NMOS晶体管。当第一输入对110包括NMOS晶体管时，第二输入对120包括PMOS晶体管。开关120用于决定让第一输入对100工作和第二输入对110中的一个处于工作状态。开关120进一步连接第一输入对100和第一电流镜130。工作中的输入对被配置为输出电压。例如，如果开关120决定让第一输入对100处于工作状态的，则第一输入对100输出电压。如果开关120决定让第二输入对110处于工作状态，则第二输入对110输出电压。第一电流镜130进一步连接第二输入对110，并用于将流经开关120的电流复制到第二输入对110，以使该运算放大器无论是在第一输入对100还是第二输入对110工作的情况下都具有基本恒定的跨导。
[0014]优选地，在运算放大器10的工作范围内，第一输入对100和第二输入对110中至少有一个被配置为是处于工作状态的。
[0015]图2示出了运算放大器20的另一实施例的示意图。该运算放大器20还包括第一输入对200、第二输入对210、开关220以及第一电流镜230。更具体地，第一输入对200包括第一 MOS晶体管M1和第二 MOS晶体管M 2。第二输入对201包括第三MOS晶体管M3和第四MOS晶体管M4。开关200包括第五MOS晶体管M5。该运算放大器还包括第二电流镜240、第三电流镜250以及负载单元260。
[0016]第一 MOS晶体管M1的第一节点、第二 MOS晶体管的第一节点、第一电流源I。以及第五MOS晶体管的第一节点中的任意两个相互连接。第一 MOS晶体管M1的第二节点连接第四晶体管M4的第二节点，并且，第一 MOS晶体管M i的第二节点还用于接收正输入端vinp。第一 MOS晶体管M1的第三节点连接第三电流镜250的第二端口和负载单元260的第一端口。第二 MOS晶体管M2的第二节点连接第三晶体管M3的第二节点，并且，第二 MOS晶体管M2的第二节点还用于接收负输入端vinn。第二 MOS晶体管M 2的第三节点连接第二电流镜240的第二端口和负载单元260的第二端口，并且第二 MOS晶体管M2的第三节点还用于输出电压。
[0017]第三MOS晶体管M3和第四MOS晶体管M 4的第一节点都连接第一电流镜230的第一端口。第三MOS晶体管M3的第三节点与第三电流镜250的第一端口连接。第四MOS晶体管M4的第三节点与第二电流镜240的第一端口连接。
[0018]第五MOS晶体管15的第二节点连接电压源V2，并且该电压源V2接地。第五MOS晶体管M5的第三节点连接第一电流镜230的第二端口。
[0019]第一电流镜230的第一节点具有复制第一电流镜230的第二节点的电流。第二电流镜240的第一节点具有复制第二电流镜240的第二节点的电流。第三电流镜250的第二节点具有复制第三电流镜250的第一节点的电流。
[0020]图3示出了如图2所示的运算放大器30的一【具体实施方式】的示意图。运算放大器30包括第一 MOS晶体管M1、第二 MOS晶体管M2,第三MOS晶体管M3、第四MOS晶体管M4、第五MOS晶体管M5、第一电流镜330、第二电流镜340、第三电流镜350以及负载单元360。这些元件间的连接关系与图2中已描述的类似，并且，在此省略已在图2中描述的元素的相关细节。
[0021]如图3所示，第三电流镜350包括第六MOS晶体管M6和第七MOS晶体管M 7。第六MOS晶体管M6和第七MOS晶体管M 7的第一节点都连接第一电源。第六晶体管M 6的第二和第三节点都连接第七晶体管M7的第二节点和第三MOS晶体管M 3的第三节点。第三电流镜350的第一端口包括第六晶体管M6的第三节点。第三电流镜350的第二端口包括第七晶体管M7的第三节点。
[0022]优选地，第二电流镜340包括第八MOS晶体管M8和第九MOS晶体管M 9。第八晶体管M8和第九晶体管M 9的第一节点都连接第一电源。第九晶体管M 9的第二和第三节点都连接第八晶体管M8的第二节点和第四MOS晶体管M4的第三节点。第二电流镜340的第一端口包括第九MOS晶体管M9的第三节点，并且第二电流镜340的第二端口包括第八MOS晶体管M8的第三节点。