一种适用于双极运放的输入失调补偿电路

本发明属于模拟集成电路，具体涉及一种适用于双极运放的输入失调补偿电路。

背景技术：

1、进入21世纪集成电路高速发展，生活生产中集成电路系统随处可见。运算放大器作为将信号进行放大处理的集成电路元器件在集成电路系统中有着广泛的应用，同时运算放大器的性能也对集成电路系统的整体性能起着决定性的作用。随着集成电路的发展生活生产中对于信号处理的精度要求越来越高，因此对于集成电路中的运算放大器同样也提出了高精度的要求，但是在要求高精度的同时也需要运算放大器符合集成电路整体的发展趋势即低功耗化、微型化、轻量化。运算放大器的精度主要是受限于输入的失调，所以如何在少的附加器件、附加面积和小的附加功耗下尽可能的降低运放的输入失调成为运放当中较为重要的研究方向。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种适用于双极运放的输入失调补偿电路。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

2、一种适用于双极运放的输入失调补偿电路，包括：

3、差分输入级电路、比例偏置电路、补偿电流产生电路和补偿电流调整电路；其中，

4、所述差分输入级电路包括：p型双极性晶体管p2、p型双极性晶体管p3、p型双极性晶体管p4、n型双极性晶体管n2、n型双极性晶体管n3；所述差分输入级电路用于将输入信号转化为输出电流，同时由所述p型双极性晶体管p2提供所述差分输入级电路的静态电流；所述差分输入级电路附带产生误差电流；所述差分输入级电路附带产生误差电流；

5、所述比例偏置电路包括p型双极性晶体管p1；所述比例偏置电路用于为所述输入失调补偿电路产生偏置电流；其中，所述偏置电流为所述静态电流的1/n；所述偏置电流为所述补偿电流产生电路和所述补偿电流调整电路提供工作电流；n为1～10之间的整数；

6、所述补偿电流产生电路包括n型双极性晶体管n1；所述补偿电流产生电路利用三端电流比例关系产生补偿电流；所述补偿电流为所述误差电流的1/n；

7、所述补偿电流调整电路包括：p型双极性晶体管p5、p型双极性晶体管p6、电阻r1和电阻r2；所述补偿电流调整电路利用引入电阻r1和电阻r2的电流镜结构，将所述补偿电流的大小调整至与所述误差电流相等。

8、在本发明的一个实施例中，比例偏置电路的电路连接关系为：

9、所述p型双极性晶体管p1的发射极接入vdd，所述p型双极性晶体管p1的基极接入外部偏置电压，所述p型双极性晶体管p1的集电极与所述补偿电流调整电路中的电阻r1的第一端连接。

10、在本发明的一个实施例中，差分输入级电路的电路连接关系为：

11、所述p型双极性晶体管p2的发射极接入vdd，所述p型双极性晶体管p2的基极与所述p型双极性晶体管p1的基极连接，所述p型双极性晶体管p2的集电极与所述p型双极性晶体管p3的发射级连接；

12、所述p型双极性晶体管p3的集电极与所述n型双极性晶体管n2的集电极连接；

13、所述p型双极性晶体管p4的发射极与所述p型双极性晶体管p2的集电极连接，所述p型双极性晶体管p4的集电极与所述n型双极性晶体管n3的集电极连接；

14、所述n型双极性晶体管n2的发射极接地，所述n型双极性晶体管n2的基极与所述n型双极性晶体管n2的集电极连接；

15、所述n型双极性晶体管n3的基极与所述n型双极性晶体管n2的基极连接，所述n型双极性晶体管n3的发射极与所述n型双极性晶体管n2的发射极连接的同时接地。

16、在本发明的一个实施例中，在差分输入级电路中，所述p型双极性晶体管p3的基极和所述p型双极性晶体管p4的基极作为差分输入端，接入所述输入信号。

17、在本发明的一个实施例中，补偿电流产生电路的电路连接关系为：

18、所述n型双极性晶体管n1的发射极接地，所述n型双极性晶体管n1的基极与所述补偿电流调整电路中的p型双极性晶体管p6的集电极连接，所述n型双极性晶体管n1的集电极与所述p型双极性晶体管p1的集电极连接。

19、在本发明的一个实施例中，补偿电流产生电路中的n型双极性晶体管n1和所述差分输入级电路中的n型双极性晶体管n2和n型双极性晶体管n3的类型相同、发射极面积相等，进而使得晶体管的交流电流放大系数β相同，以增加所述补偿电流的精确度。

20、在本发明的一个实施例中，三端电流比例关系为：inb1＝inc1/β＝ine1/(1+β)；

21、其中，inb1为所述n型双极性晶体管n1的基极电流，inc1为所述n型双极性晶体管n1的集电极电流，ine1为所述n型双极性晶体管n1的发射极电流，β为晶体管的交流电流放大系数。

22、在本发明的一个实施例中，补偿电流调整电路的电路连接关系为：

23、所述p型双极性晶体管p5的发射级与所述电阻r1的第二端连接，所述p型双极性晶体管p5的基极与p型双极性晶体管p6的集电极连接，所述p型双极性晶体管p5的集电极与所述n型双极性晶体管n2的集电极连接；

24、所述p型双极性晶体管p6的发射极与所述电阻r2的第二端连接，所述p型双极性晶体管p6的基极与所述p型双极性晶体管p5的基极连接，所述p型双极性晶体管p6的集电极与所述n型双极性晶体管n1的基极连接；

25、所述电阻r1的第二端与所述p型双极性晶体管p1的集电极连接；

26、所述电阻r2的第二端与所述电阻r1的第二端连接。

27、在本发明的一个实施例中，偏置电流为所述静态电流的1/n的条件为：

28、所述比例偏置电路中的p型双极性晶体管p1与所述差分输入级电路中的p型双极性晶体管p2的发射极面积比为1：n。

29、在本发明的一个实施例中，将所述补偿电流的大小调整至与所述误差电流相等的条件为：

30、所述p型双极性晶体管p5的发射极的面积为所述p型双极性晶体管p6的发射极的面积的n倍。

31、本发明的有益效果：

32、本发明实施例所提供的方案中，通过将两个负反馈电阻r1和r2引入电流镜中，提高电流镜的输出电阻，使得电流镜的复制精度得到提高；设置p型双极性晶体管p1为比例偏置电路，n型双极性晶体管n1为补偿电流产生电路，p型双极性晶体管p5、p型双极性晶体管p6、电阻r1和电阻r2为补偿电流调整电路，能够以较少的附加器件实现大幅度降低输入失调电压的目的，使运算放大器做到了较高精度的同时兼顾了微型化、低功耗化。

技术特征：

1.一种适用于双极运放的输入失调补偿电路，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的适用于双极运放的输入失调补偿电路，其特征在于，所述比例偏置电路的电路连接关系为：

3.根据权利要求2所述的适用于双极运放的输入失调补偿电路，其特征在于，所述差分输入级电路的电路连接关系为：

4.根据权利要求3所述的适用于双极运放的输入失调补偿电路，其特征在于，在所述差分输入级电路中，所述p型双极性晶体管p3的基极和所述p型双极性晶体管p4的基极作为差分输入端，接入所述输入信号。

5.根据权利要求1所述的适用于双极运放的输入失调补偿电路，其特征在于，所述补偿电流产生电路的电路连接关系为：

6.根据权利要求5所述的适用于双极运放的输入失调补偿电路，其特征在于，所述补偿电流产生电路中的n型双极性晶体管n1和所述差分输入级电路中的n型双极性晶体管n2和n型双极性晶体管n3的类型相同、发射极面积相等，进而使得晶体管的交流电流放大系数β相同，以增加所述补偿电流的精确度。

7.根据权利要求6所述的适用于双极运放的输入失调补偿电路，其特征在于，所述三端电流比例关系为：inb1＝inc1/β＝ine1/(1+β)；

8.根据权利要求1所述的适用于双极运放的输入失调补偿电路，其特征在于，所述补偿电流调整电路的电路连接关系为：

9.根据权利要求1所述的适用于双极运放的输入失调补偿电路，其特征在于，所述偏置电流为所述静态电流的1/n的条件为：

10.根据权利要求8所述的适用于双极运放的输入失调补偿电路，其特征在于，所述将所述补偿电流的大小调整至与所述误差电流相等的条件为：

技术总结
本发明公开了一种适用于双极运放的输入失调补偿电路，包括：差分输入级电路、比例偏置电路、补偿电流产生电路和补偿电流调整电路；补偿电流调整电路利用引入电阻R1和电阻R2的电流镜结构，将补偿电流的大小调整至与误差电流相等。通过将两个负反馈电阻R1和R2引入电流镜中，提高电流镜的输出电阻，使得电流镜的复制精度得到提高；设置P型双极性晶体管P1为比例偏置电路，N型双极性晶体管N1为补偿电流产生电路，P型双极性晶体管P5、P型双极性晶体管P6、电阻R1和电阻R2为补偿电流调整电路，能够以较少的附加器件实现大幅度降低输入失调电压的目的，使运算放大器做到了较高精度的同时兼顾了微型化、低功耗化。

技术研发人员：马瑞,肖洋,范国亮,张箴杭
受保护的技术使用者：西安电子科技大学重庆集成电路创新研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16