一种带输入电流补偿电路的低失调运算放大器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种带输入电流补偿电路的低失调运算放大器。该低失调运算放大器具有较低的输入电流。所述带输入补偿电流的低失调运算放大器包括输入电流补偿单元、输入放大级单元、输出级单元以及相位补偿单元。输入电流补偿单元用来补偿由于采用双极型输入对管而引入的输入电流，改善运算放大器的输入失调；输入放大级单元采用折叠共源共栅结构，使用双极型器件作为输入对管，用来将微小的输入差分信号放大，得到输出值；输出级单元用来提供大的电流负载能力，保证运算放大器可以正常驱动后级电路；相位补偿单元用来补偿运算放大器的相位裕度，保证运算放大器在规定的使用模式下能稳定工作。
【专利说明】
一种带输入电流补偿电路的低失调运算放大器
技术领域
[0001]本实用新型涉及运算放大器领域，特别是一种带输入电流补偿电路的低失调运算放大器。【背景技术】
[0002]运算放大器是模拟信号系统中一个重要的组成单元。在模拟及混合信号的处理中扮演着各种不同的角色，包括放大、滤波以及偏振的产生等。随着科技的进步，运算放大器在通讯系统、光学系统、传感器系统以及仪器仪表领域应用越来越广泛。但随着科技进步对信号精度的要求越来越高，而要实现高精度信号，均需要具有较低失调电压和较低失调电流的运算放大器。双极型运算放大器具有驱动能力强、速度快、噪声小等特点，有很广泛的应用空间。但传统双极型运算放大器因没有输入补偿电流，因此其输入电流较大，因此不能满足高精度的要求。
【发明内容】
[0003]本实用新型要解决的技术问题是，提供一种带输入电流补偿电路的低失调运算放大器，从而实现双极型运算放大器输入电流的优化，在保留双极型运算放大器优点的基础上，降低输入电流，并改善输入失调电流，从而使运算放大器更加稳定高效。
[0004]为解决上述技术问题，本发明的技术方案，包括输入电流补偿单元、输入放大级单元、输出级单元以及相位补偿单元。
[0005]所述输入电流补偿单元通过MP3和MP4分别与输入放大级单元的NPN2和NPN3连接； 所述输入放大级单元通过MP5、MP6和MN5、MN6分别与输出级单元的NPN4和NPN5连接;所述输出级单元NPN4的集电极与电源电位连接，NPN4的发射极与输入放大级电路的正向输出端 Vop连接，NPN4的发射极NPN5的集电极连接，作为运算放大器的输出端Vout，NPN5的基极与输入放大级电路的反向输出端Von连接，NPN5的发射极与地电位连接;相位补偿电路一端与运算放大器的输出端Vout连接，另一端与输入放大级电路的反向输出端Von连接。
[0006]其中电流补偿单元:包括四个P型M0S管、两个N型M0S管和一个NPN型三极管，用来补偿由于采用双极型输入对管而引入的输入电流，提高运算放大器的输入阻抗，改善运算放大器的输入失调。
[0007]输入放大级单元:包括四个P型M0S管、六个N型M0S管和两个NPN型三极管，采用折叠共源共栅结构，使用双极型器件作为输入对管，用来将微小的输入差分信号放大，得到输出值，要求具有很高电压增益。
[0008]输出级单元:包括两个NPN型三极管，用来提供大的电流负载能力，保证运算放大器可以正常驱动后级电路。
[0009]相位补偿单元:包括一个电容器，用来补偿运算放大器的相位裕度，保证运算放大器在规定的使用模式下能稳定工作，不会出现振荡现象。
[0010]进一步的相位补偿单元还可由一个电容器与电阻并联组成，从而实现运算放大器在规定的使用模式下能更加稳定工作，不会出现振荡现象。
[0011]本发明的有益效果是，提供一种能够有效降低输入电流的运算放大器电路，使运算放大器具有较低的输入电流。从而在保留双极型运算放大器优点的基础上，降低运算放大器输入电流，实现高精度信号，并且使运算放大器更加稳定。【附图说明】
[0012]图1是本实用新型电路图。
[0013]图2是本实用新型的单元模块连接图。【具体实施方式】
[0014]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施作进一步地详细描述。
[0015]本实用新型的一个实施例包括四个电路单元，输入电流补偿单元、输入放大级单元、相位补偿单元以及输出级单元。输入电流补偿单元通过MP3和MP4分别与输入放大级单元的NPN2和NPN3连接；所述输入放大级单元通过MP5、MP6和MN5、MN6分别与输出级单元的 NPN4和NPN5连接;所述输出级单元NPN4的集电极与电源电位连接，NPN4的发射极与输入放大级电路的正向输出端Vop连接，NPN4的发射极NPN5的集电极连接，作为运算放大器的输出端Vout，NPN5的基极与输入放大级电路的反向输出端Von连接，NPN5的发射极与地电位连接;相位补偿电路一端与运算放大器的输出端Vout连接，另一端与输入放大级电路的反向输出端Von连接。[〇〇16]电流补偿单元:包括四个P型M0S管、两个N型M0S管和一个NPN型三极管，用来补偿由于采用双极型输入对管而引入的输入电流，提高运算放大器的输入阻抗，改善运算放大器的输入失调。[0〇17]输入放大级单元:包括四个P型M0S管、六个N型M0S管和两个NPN型三极管，采用折叠共源共栅结构，使用双极型器件作为输入对管，用来将微小的输入差分信号放大，得到输出值，要求具有很高电压增益。
[0018]输出级单元:包括两个NPN型三极管，用来提供大的电流负载能力，保证运算放大器可以正常驱动后级电路。
[0019]相位补偿单元:包括一个电容器，用来补偿运算放大器的相位裕度，保证运算放大器在规定的使用模式下能稳定工作，不会出现振荡现象。
[0020] 其中输入电流补偿单元，第一 P型M0S管MP1的源极、第二P型M0S管MP2的源极、第三 P型M0S管MP3的源极、第四P型M0S管MP4的源极和电源电位连接;第一 P型M0S管MP1的栅极、 第一 P型M0S管MP1的漏极与第一 NPN型三极管NPN1的集电极连接;第二P型M0S管MP2的栅极、 第二P型M0S管MP2的漏极、第三P型M0S管MP3的栅极、第四P型M0S管MP4的栅极与第一 NPN型三极管NPN1的基极连接；第一 NPN型三极管NPN1的发射极与第一 N型M0S管MN1的漏极连接； 第一 N型M0S管丽1的栅极与偏置电压Vbl连接;第一 N型M0S管丽1的源极与第二N型M0S管丽2 的漏极连接;第二N型M0S管MN2的栅极与偏置电压Vb2连接;第二N型M0S管MN2的源极与地电位连接;第三P型M0S管MP3的漏极与运算放大器的正向输入端VP连接;第四P型M0S管MP4的漏极与运算放大器的反向输入端VN连接。
[0021]输入放大级单元，第五P型M0S管MP5的源极、第六P型M0S管MP6的源极与电源电位连接;第五P型M0S管MP5的栅极、第六P型M0S管MP6的栅极与偏置电压Vb3连接;第五P型M0S 管MP5的漏极、第七P型M0S管MP7的源极与第二NPN型三极管NPN2的集电极连接;第六P型M0S 管MP6的漏极、第八P型M0S管MP8的源极与第三NPN型三极管NPN3的集电极连接；第二NPN型三极管NPN2的基极与运算放大器正向输入端VP连接;第三NPN型三极管NPN3的基极与运算放大器反向输入端VN连接;第二NPN型三极管NPN2的发射极、第三NPN型三极管NPN3的发射极与第三N型M0S管MN3的漏极连接;第三N型M0S管MN3的栅极与偏置电压Vbl连接;第三N型 M0S管丽3的源极与第四N型M0S管丽4的漏极连接;第四N型M0S管MN4的栅极与偏置电压Vb2 连接;第四N型M0S管MN4的源极与地电位连接;第七P型M0S管MP7的栅极、第八P型M0S管MP8 的栅极与偏置电压Vb4连接;第七P型M0S管MP7的漏极与第五N型M0S管MN5的漏极连接，作为输入放大级电路的反向输出端Von;第八P型M0S管MP8的漏极与第七N型M0S管MN7的漏极连接，作为输入放大级电路的正向输出端Vop;第五N型M0S管丽5的栅极、第七N型M0S管丽7的栅极与偏置电压Vbl连接;第五N型M0S管MN5的源极与第六N型M0S管MN6的漏极连接;第六N 型M0S管MN6的栅极、第八N型M0S管MN8的栅极与偏置电压Vb2连接;第六N型M0S管MN6的源极与地电位连接;第七N型M0S管MN7的源极与第八N型M0S管丽8的漏极连接;第八N型M0S管丽8 的源极与地电位连接。[〇〇22]输出级单元，第四NPN型三极管NPN4的集电极与电源电位连接;第四NPN型三极管 NPN4的发射极与输入放大级电路的正向输出端Vop连接;第四NPN型三极管NPN4的发射极与第五NPN型三极管NPN5的集电极连接，作为运算放大器的输出端Vout;第五NPN型三极管 NPN5的基极与输入放大级电路的反向输出端Von连接;第五NPN型三极管NPN5的发射极与地电位连接。[〇〇23]相位补偿单元，第一电容器C1的正极板与运算放大器的输出端Vout连接;第一电容器C1的负极板与输入放大级电路的反向输出端Von连接。
[0024]进一步的，本发明的另一实施例中本实用新型包括四个电路单元，输入电流补偿单元、输入放大级单元、相位补偿单元以及输出级单元。输入电流补偿单元通过MP3和MP4分别与输入放大级单元的NPN2和NPN3连接;所述输入放大级单元通过MP5、MP6和MN5、MN6分别与输出级单元的NPN4和NPN5连接;所述输出级单元NPN4的集电极与电源电位连接，NPN4的发射极与输入放大级电路的正向输出端Vop连接，NPN4的发射极NPN5的集电极连接，作为运算放大器的输出端Vout，NPN5的基极与输入放大级电路的反向输出端Von连接，NPN5的发射极与地电位连接;相位补偿电路一端与运算放大器的输出端Vout连接，另一端与输入放大级电路的反向输出端Von连接。[〇〇25] 电流补偿单元:包括四个P型M0S管、两个N型M0S管和一个NPN型三极管，用来补偿由于采用双极型输入对管而引入的输入电流，提高运算放大器的输入阻抗，改善运算放大器的输入失调。[〇〇26]输入放大级单元:包括四个P型M0S管、六个N型M0S管和两个NPN型三极管，采用折叠共源共栅结构，使用双极型器件作为输入对管，用来将微小的输入差分信号放大，得到输出值，要求具有很高电压增益。[〇〇27]输出级单元:包括两个NPN型三极管，用来提供大的电流负载能力，保证运算放大器可以正常驱动后级电路。
[0028]相位补偿单元:包括一个电容器，用来补偿运算放大器的相位裕度，保证运算放大器在规定的使用模式下能稳定工作，不会出现振荡现象。[〇〇29] 其中输入电流补偿单元，第一 P型M0S管MP1的源极、第二P型M0S管MP2的源极、第三 P型M0S管MP3的源极、第四P型M0S管MP4的源极和电源电位连接;第一 P型M0S管MP1的栅极、 第一 P型M0S管MP1的漏极与第一 NPN型三极管NPN1的集电极连接;第二P型M0S管MP2的栅极、 第二P型M0S管MP2的漏极、第三P型M0S管MP3的栅极、第四P型M0S管MP4的栅极与第一 NPN型三极管NPN1的基极连接；第一 NPN型三极管NPN1的发射极与第一 N型M0S管MN1的漏极连接； 第一 N型M0S管丽1的栅极与偏置电压Vbl连接;第一 N型M0S管丽1的源极与第二N型M0S管丽2 的漏极连接;第二N型M0S管MN2的栅极与偏置电压Vb2连接;第二N型M0S管MN2的源极与地电位连接;第三P型M0S管MP3的漏极与运算放大器的正向输入端VP连接;第四P型M0S管MP4的漏极与运算放大器的反向输入端VN连接。
[0030]输入放大级单元，第五P型M0S管MP5的源极、第六P型M0S管MP6的源极与电源电位连接;第五P型M0S管MP5的栅极、第六P型M0S管MP6的栅极与偏置电压Vb3连接;第五P型M0S 管MP5的漏极、第七P型M0S管MP7的源极与第二NPN型三极管NPN2的集电极连接;第六P型M0S 管MP6的漏极、第八P型M0S管MP8的源极与第三NPN型三极管NPN3的集电极连接；第二NPN型三极管NPN2的基极与运算放大器正向输入端VP连接;第三NPN型三极管NPN3的基极与运算放大器反向输入端VN连接;第二NPN型三极管NPN2的发射极、第三NPN型三极管NPN3的发射极与第三N型M0S管MN3的漏极连接;第三N型M0S管MN3的栅极与偏置电压Vbl连接;第三N型 M0S管丽3的源极与第四N型M0S管丽4的漏极连接;第四N型M0S管MN4的栅极与偏置电压Vb2 连接;第四N型M0S管MN4的源极与地电位连接;第七P型M0S管MP7的栅极、第八P型M0S管MP8 的栅极与偏置电压Vb4连接;第七P型M0S管MP7的漏极与第五N型M0S管MN5的漏极连接，作为输入放大级电路的反向输出端Von;第八P型M0S管MP8的漏极与第七N型M0S管MN7的漏极连接，作为输入放大级电路的正向输出端Vop;第五N型M0S管丽5的栅极、第七N型M0S管丽7的栅极与偏置电压Vbl连接;第五N型M0S管MN5的源极与第六N型M0S管MN6的漏极连接;第六N 型M0S管MN6的栅极、第八N型M0S管MN8的栅极与偏置电压Vb2连接;第六N型M0S管MN6的源极与地电位连接;第七N型M0S管MN7的源极与第八N型M0S管丽8的漏极连接;第八N型M0S管丽8 的源极与地电位连接。
[0031]输出级单元，第四NPN型三极管NPN4的集电极与电源电位连接;第四NPN型三极管 NPN4的发射极与输入放大级电路的正向输出端Vop连接;第四NPN型三极管NPN4的发射极与第五NPN型三极管NPN5的集电极连接，作为运算放大器的输出端Vout;第五NPN型三极管 NPN5的基极与输入放大级电路的反向输出端Von连接;第五NPN型三极管NPN5的发射极与地电位连接。[〇〇32]相位补偿单元包括一个电容器，第一电容器C1的正极板与运算放大器的输出端 Vout连接;第一电容器C1的负极板与输入放大级电路的反向输出端Von连接;在第一电容C1 的两端并联有电阻R。
【主权项】
1.一种带输入电流补偿电路的低失调运算放大器，包括输入电流补偿单元、输入放大 级单元、相位补偿单元以及输出级单元，其特征在于:所述输入电流补偿单元通过MP3和MP4 分别与输入放大级单元的NPN2和NPN3连接;所述输入放大级单元通过MP5、MP6和丽5、丽6分 另IJ与输出级单元的NPN4和NPN5连接;所述输出级单元NPN4的集电极与电源电位连接，NPN4 的发射极与输入放大级电路的正向输出端Vop连接，NPN4的发射极NPN5的集电极连接，作为 运算放大器的输出端Vout，NPN5的基极与输入放大级电路的反向输出端Von连接，NPN5的发 射极与地电位连接;相位补偿电路一端与运算放大器的输出端Vout连接，另一端与输入放 大级电路的反向输出端Von连接。2.根据权利要求1所述的一种带输入电流补偿电路的低失调运算放大器，其特征在于: 所述电流补偿单元包括四个P型M0S管、两个N型M0S管和一个NPN型三极管。3.根据权利要求2所述的一种带输入电流补偿电路的低失调运算放大器，其特征在于: 所述电流补偿单元其第一 P型M0S管MP1的源极、第二P型M0S管MP2的源极、第三P型M0S管MP3 的源极、第四P型M0S管MP4的源极和电源电位连接;第一 P型M0S管MP1的栅极、第一 P型M0S管 MP1的漏极与第一 NPN型三极管NPN1的集电极连接;第二P型M0S管MP2的栅极、第二P型M0S管 MP2的漏极、第三P型M0S管MP3的栅极、第四P型M0S管MP4的栅极与第一 NPN型三极管NPN1的 基极连接;第一 NPN型三极管NPN1的发射极与第一 N型M0S管MN1的漏极连接;第一 N型M0S管 丽1的栅极与偏置电压Vbl连接;第一 N型M0S管丽1的源极与第二N型M0S管丽2的漏极连接； 第二N型M0S管MN2的栅极与偏置电压Vb2连接;第二N型M0S管MN2的源极与地电位连接;第三 P型M0S管MP3的漏极与运算放大器的正向输入端VP连接;第四P型M0S管MP4的漏极与运算放 大器的反向输入端VN连接。4.根据权利要求1所述的一种带输入电流补偿电路的低失调运算放大器，其特征在于: 所述输入放大级单元包括四个P型M0S管、六个N型M0S管和两个NPN型三极管。5.根据权利要求4所述的一种带输入电流补偿电路的低失调运算放大器，其特征在于: 所述输入放大级单元其第五P型M0S管MP5的源极、第六P型M0S管MP6的源极与电源电位连 接;第五P型M0S管MP5的栅极、第六P型M0S管MP6的栅极与偏置电压Vb3连接;第五P型M0S管 MP5的漏极、第七P型M0S管MP7的源极与第二NPN型三极管NPN2的集电极连接;第六P型M0S管 MP6的漏极、第八P型M0S管MP8的源极与第三NPN型三极管NPN3的集电极连接;第二NPN型三 极管NPN2的基极与运算放大器正向输入端VP连接;第三NPN型三极管NPN3的基极与运算放 大器反向输入端VN连接;第二NPN型三极管NPN2的发射极、第三NPN型三极管NPN3的发射极 与第三N型M0S管MN3的漏极连接;第三N型M0S管MN3的栅极与偏置电压Vb 1连接;第三N型M0S 管丽3的源极与第四N型M0S管丽4的漏极连接;第四N型M0S管MN4的栅极与偏置电压Vb2连 接;第四N型M0S管丽4的源极与地电位连接;第七P型M0S管MP7的栅极、第八P型M0S管MP8的 栅极与偏置电压Vb4连接;第七P型M0S管MP7的漏极与第五N型M0S管MN5的漏极连接，作为输 入放大级电路的反向输出端Von;第八P型M0S管MP8的漏极与第七N型M0S管MN7的漏极连接， 作为输入放大级电路的正向输出端Vop;第五N型M0S管丽5的栅极、第七N型M0S管丽7的栅极 与偏置电压Vb 1连接;第五N型M0S管MN5的源极与第六N型M0S管丽6的漏极连接;第六N型M0S 管MN6的栅极、第八N型M0S管MN8的栅极与偏置电压Vb2连接;第六N型M0S管MN6的源极与地 电位连接;第七N型M0S管MN7的源极与第八N型M0S管MN8的漏极连接;第八N型M0S管MN8的源 极与地电位连接。6.根据权利要求1所述的一种带输入电流补偿电路的低失调运算放大器，其特征在于: 所述输出级单元包括两个NPN型三极管。7.根据权利要求6所述的一种带输入电流补偿电路的低失调运算放大器，其特征在于: 所述输出级单元中第四NPN型三极管NPN4的集电极与电源电位连接;第四NPN型三极管NPN4 的发射极与输入放大级电路的正向输出端Vop连接;第四NPN型三极管NPN4的发射极与第五 NPN型三极管NPN5的集电极连接，作为运算放大器的输出端Vout;第五NPN型三极管NPN5的 基极与输入放大级电路的反向输出端Von连接;第五NPN型三极管NPN5的发射极与地电位连 接。8.根据权利要求1所述的一种带输入电流补偿电路的低失调运算放大器，其特征在于: 相位补偿电路包括一个电容器。9.根据权利要求8所述的一种带输入电流补偿电路的低失调运算放大器，其特征在于: 第一电容器C1的正极板与运算放大器的输出端Vout连接;第一电容器C1的负极板与输入放 大级电路的反向输出端Von连接。
【文档编号】H03F1/30GK205596078SQ201620373420
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年4月28日
【发明人】王振, 孙权
【申请人】西安航天民芯科技有限公司