用于运算放大器的限幅电路的制作方法

本发明涉及电子技术领域，特别涉及一种用于运算放大器的限幅电路。

背景技术：

中频电路是集成电路系统的重要模块，有源滤波器和可变增益放大器广泛地应用在各种收发系统中。为了保证后面的电路(比如sigma-deltaadc)不至于产生震荡现象，通常会在中频电路部分加限幅器。为了与后面的电路最大输入范围相匹配，限幅器需要有一定的精度。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中有源滤波器和可变增益放大器后面电路存在震荡现象的缺陷，提供一种能够准确控制运算放大器输出摆幅的限幅电路。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种用于运算放大器的限幅电路，运算放大器的反相输入端与正输出端之间串联有第一电阻，同相输入端与负输出端之间串联有第二电阻，所述限幅电路包括第一pmos管、第二pmos管、第一nmos管、第二nmos管、第一电压产生电路以及第二电压产生电路；

第一pmos管的栅极和第二pmos管的栅极均与第一电压产生电路的输出端电连接，第一nmos管的栅极和第二noms管的栅极均与第二电压产生电路的输出端电连接；

第一pmos管的漏极和第一nmos管的漏极均与运算放大器的反相输入端电连接，第一pmos管的源极和第一nmos管的源极均与运算放大器的正输出端电连接，第二pmos管的漏极和第二noms管的漏极均与运算放大器的同相输入端电连接，第二pmos管的源极和第二noms管的源极均与运算放大器的负输出端电连接；

第一电压产生电路包括第三pmos管，第三pmos管的源极与第一阈值电压电连接，第三pmos管的漏极与接地端电连接，第三pmos管的栅极与接地端电连接，形成第一电压产生电路的输出端；

第二电压产生电路包括第三nmos管，第三nmos管的源极与第二阈值电压电连接，第三nmos管的漏极与电源电压电连接，第三nmos管的栅极与电源电压电连接，形成第二电压产生电路的输出端。

较佳地，第一电压产生电路还包括第一缓冲器，第一缓冲器的第一输入端与第一阈值电压电连接，第一缓冲器的第二输入端分别与第一缓冲器的输出端和第三pmos管的源极电连接。

较佳地，第二电压产生电路还包括第二缓冲器，第二缓冲器的第一输入端与第二阈值电压电连接，第二缓冲器的第二输入端分别与第二缓冲器的输出端和第三nmos管的源极电连接。

本发明的积极进步效果在于：本发明通过在运算放大器的反相输入端和正输出端之间设置第一pmos管和第一noms管，以及在运算放大器的同相输入端和负输出端之间设置第二pmos管和第二noms管，并通过第一电压产生电路输出的电压控制第一pmos管和第二pmos管的栅极，以及通过第二电压产生电路输出的电压控制第一nmos管和第二nmos管的栅极，使得运算放大器的输出摆幅限制在第一阈值电压和第二阈值电压之间。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种用于运算放大器的限幅电路的电路图。

图2为本发明实施例提供的第一电压产生电路的电路图。

图3为本发明实施例提供的第二电压产生电路的电路图。

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

如图1所示，本发明实施例提供一种用于运算放大器的限幅电路，运算放大器的反相输入端opinn与正输出端outp之间串联有第一电阻r1，同相输入端opinp与负输出端outn之间串联有第二电阻r2。其中，所述限幅电路的电路结构如图1中虚线内的电路所示，包括第一pmos管mp1、第二pmos管mp2、第一nmos管mn1、第二nmos管mn2、第一电压产生电路以及第二电压产生电路。

第一pmos管mp1的栅极和第二pmos管的栅极mp2均与第一电压产生电路的输出端vpsw电连接，第一nmos管mn1的栅极和第二noms管mn2的栅极均与第二电压产生电路的输出端vnsw电连接。

第一pmos管mp1的漏极和第一nmos管mn1的漏极均与运算放大器的反相输入端opinn电连接，第一pmos管mp1的源极和第一nmos管mn1的源极均与运算放大器的正输出端outp电连接，第二pmos管mp2的漏极和第二noms管mn2的漏极均与运算放大器的同相输入端opinp电连接，第二pmos管mp2的源极和第二noms管mn2的源极均与运算放大器的负输出端outn电连接。

第一电压产生电路包括第三pmos管mpb，第三pmos管mpb的源极与第一阈值电压lim_vh电连接，第三pmos管mpb的漏极与接地端vss电连接，第三pmos管mpb的栅极与接地端vss电连接，形成第一电压产生电路的输出端vpsw；

第二电压产生电路包括第三nmos管mnb，第三nmos管mnb的源极与第二阈值电压lim_vl电连接，第三nmos管mnb的漏极与电源电压vdd电连接，第三nmos管mnb的栅极与电源电压vdd电连接，形成第二电压产生电路的输出端vnsw。

在可选的一种实施方式中，第一电压产生电路还包括第一缓冲器，如图2所示，第一缓冲器的第一输入端与第一阈值电压lim_vh电连接，第一缓冲器的第二输入端分别与第一缓冲器的输出端vh和第三pmos管mpb的源极电连接。

在可选的一种实施方式中，第二电压产生电路还包括第二缓冲器，如图3所示，第二缓冲器的第一输入端与第二阈值电压lim_vl电连接，第二缓冲器的第二输入端分别与第二缓冲器的输出端vl和第三nmos管mnb的源极电连接。

本发明实施例提供的用于运算放大器的限幅电路的工作原理如下：

如图2所示，第一阈值电压lim_vh经过第一缓冲器产生相等的电压vh，第一缓冲器的输出端vh与第三pmos管mpb的源极电连接，第三pmos管mpb的栅极输出电压为vpsw，用于控制图1中的第一pmos管mp1和第二pmos管mp2的栅极，对电路进行合适的调节，可以使得vpsw＝vh-vth_mpb＝lim_vh-vth_mpb。当运算放大器的输出电压大于vpsw+vth_mp1时，第一poms管mp1的导通电阻迅速减小，即连接运算放大器输出端和输入端之间的电阻迅速减小，远小于串联在运算放大器输入端和输出端之间的第一电阻r1/第二电阻r2的电阻值，从而达到限制运算放大器输出最高电压的目的。运算放大器的最高输出电压被限制在vpsw+vth_mp1＝lim_vh+vth_mpb+vth_mp1。通过合理地设置第三pmos管mpb和第一poms管mp1的尺寸，可以使得第三pmos管mpb的导通阈值电压vth_mpb与第一poms管mp1的导通阈值电压vth_mp1相等，从而可以将运算放大器的最高输出电压限制在第一阈值电压lim_vh。

如图3所示，第二阈值电压lim_vl经过第二缓冲器产生相等的电压vl，第二缓冲器的输出端vl与第三nmos管mnb的源极电连接，第三nmos管mnb的栅极输出电压为vnsw，用于控制图1中的第一noms管mn1和第二noms管mn2的栅极，对电路进行合适的调节，可以使得vnsw＝vl+vth_mnb＝lim_vl+vth_mnb。当运算放大器的输出电压小于vnsw-vth_mn1时，第一noms管mn1的导通电阻迅速减小，即连接运算放大器输出端和输入端之间的电阻迅速减小，远小于串联在运算放大器输入端和输出端之间的第一电阻r1/第二电阻r2的电阻值，从而达到限制运算放大器输出最低电压的目的。运算放大器的最低输出电压被限制在vnsw-vth_mn1＝lim_vl+vth_mnb-vth_mn1。通过合理地设置第三nmos管mnb和第一noms管mn1的尺寸，可以使得第三nmos管mnb的导通阈值电压vth_mnb与第一noms管mn1的导通阈值电压vth_mn1相等，从而可以将运算放大器的最低输出电压限制在第二阈值电压lim_vl。

本发明实施例通过在运算放大器的反相输入端和正输出端之间设置第一pmos管和第一noms管，以及在运算放大器的同相输入端和负输出端之间设置第二pmos管和第二noms管，并通过第一电压产生电路输出的电压控制第一pmos管和第二pmos管的栅极，以及通过第二电压产生电路输出的电压控制第一nmos管和第二nmos管的栅极，使得运算放大器的输出摆幅限制在第一阈值电压和第二阈值电压之间。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。