运算放大器的制作方法

本发明属于集成电路，具体涉及一种运算放大器。

背景技术：

1、模拟前端系统由前端运算放大器、模数转换器(adc，由采样电路、转换电路组成)组成，主要有采样、转换两种模式。其中，采样模式时，信号经过前端放大器被adc采样电路采集，采样电路时刻跟随输入信号，并在用户触发转换模式的瞬间保存当前输入信号，再由adc转换电路量化，得到数字输出信号。

2、采样转换电路通常由采样开关、电容组成，目前常用的有自举开关和cmos开关，其中自举开关的线性度高，但由于模拟前端应用往往长时间处于采样模式，漏电会导致自举电路功能异常。现有技术中的cmos开关由于导通阻抗的不稳定而导致线性度不足，难以适应高精度的模拟前端系统需要，若想要获得稳定的导通阻抗，需要使采样开关的控制端和输入端的信号保持恒定的电压差(vgs)，且该电压差不随输入电压而改变。

3、因此，针对上述技术问题，有必要提供一种运算放大器。

4、公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种运算放大器，其能够使采样开关以恒定的vgs导通，解决了传统模拟前端电路不能长时间、高线性采样的问题。

2、为了实现上述目的，本发明一具体实施例提供的技术方案如下：

3、一种运算放大器，包括：输入电路，用于基于差分输入电压产生差分电压；第一输出级，用于基于差分电压产生第一差分输出电压；第二输出级，用于基于差分电压产生与跟随第一差分输出电压变化的第二差分输出电压；共模基准电压产生电路，用于基于差分基准电压产生第一共模基准电压和第二共模基准电压；第一共模反馈电路，用于比较第一差分输出电压的共模电压和第一共模基准电压并产生第一反馈电压，所述第一输出级用于基于第一反馈电压调节第一差分输出电压；第二共模反馈电路，用于比较第一差分输出电压的共模电压和第二共模基准电压并产生第二反馈电压，所述第二输出级用于基于第二反馈电压调节第二差分输出电压。

4、在本发明的一个或多个实施例中，输入电路包括第一电流源、第一mos管、第二mos管、第一负载和第二负载，所述第一电流源的输出端与第一mos管的源极和第二mos管的源极相连以为第一mos管和第二mos管提供偏置电流，所述第一mos管的栅极和第二mos管的栅极分别用于接收差分输入电压，所述第一mos管的漏极和第二mos管的漏极分别与第一负载和第二负载相连以产生差分电压。

5、在本发明的一个或多个实施例中，第一输出级包括第三mos管、第四mos管、第一负载调节单元和第二负载调节单元，所述第三mos管的源极和第四mos管的源极与电源电压相连，所述第三mos管的栅极和第四mos管的栅极分别用于接收差分电压，所述第三mos管的漏极与第一负载调节单元相连、所述第四mos管的漏极与第二负载调节单元相连以产生第一差分输出电压。

6、在本发明的一个或多个实施例中，所述第一负载调节单元包括第五mos管和第六mos管，和/或，所述第二负载调节单元包括第七mos管和第八mos管；

7、所述第五mos管的漏极和第六mos管的漏极与第三mos管的漏极相连，所述第五mos管的栅极用于接收第一反馈电压，所述第六mos管的栅极用于接收偏置电压，所述第五mos管的源极和第六mos管的源极均与参考电压相连；

8、所述第七mos管的漏极和第八mos管的漏极与第四mos管的漏极相连，所述第七mos管的栅极用于接收第一反馈电压，所述第八mos管的栅极用于接收偏置电压，所述第七mos管的源极和第八mos管的源极均与参考电压相连。

9、在本发明的一个或多个实施例中，所述第二输出级包括第九mos管、第十mos管、第三负载调节单元和第四负载调节单元，所述第九mos管的源极和第十mos管的源极与电源电压相连，所述第九mos管的栅极和第十mos管的栅极分别用于接收差分电压，所述第九mos管的漏极与第三负载调节单元相连、所述第十mos管的漏极与第四负载调节单元相连以产生第二差分输出电压。

10、在本发明的一个或多个实施例中，所述第三负载调节单元包括第十一mos管和第十二mos管，和/或，所述第四负载调节单元包括第十三mos管和第十四mos管；

11、所述第十一mos管的漏极和第十二mos管的漏极与第九mos管的漏极相连，所述第十一mos管的栅极用于接收第二反馈电压，所述第十二mos管的栅极用于接收偏置电压，所述第十一mos管的源极和第十二mos管的源极均与参考电压相连；

12、所述第十三mos管的漏极和第十四mos管的漏极与第十mos管的漏极相连，所述第十三mos管的栅极用于接收第二反馈电压，所述第十四mos管的栅极用于接收偏置电压，所述第十三mos管的源极和第十四mos管的源极均与参考电压相连。

13、在本发明的一个或多个实施例中，所述共模基准电压产生电路包括第一电阻、第二电阻和运算放大器，所述第一电阻的第一端和第二电阻的第二端分别与差分基准电压相连，所述第一电阻的第二端与第二电阻的第一端相连以产生第一共模基准电压，所述运算放大器的第一输入端用于接收第一共模基准电压，所述运算放大器的输出端与第二输入端相连以产生第二共模基准电压。

14、在本发明的一个或多个实施例中，所述第一共模反馈电路包括第二电流源、第十五mos管、第十六mos管和第一负载单元，所述第二电流源的输出端与第十五mos管的源极和第十六mos管的源极相连以给第十五mos管和第十六mos管提供偏置电流，所述第十五mos管的栅极用于接收第一差分输出电压的共模电压，所述第十六mos管的栅极用于接收第一共模基准电压，所述第十五mos管的漏极与第一负载单元相连以产生第一反馈电压。

15、在本发明的一个或多个实施例中，所述第二共模反馈电路包括第三电流源、第十七mos管、第十八mos管和第二负载单元，所述第三电流源的输出端与第十七mos管的源极和第十八mos管的源极相连以给第十七mos管和第十八mos管提供偏置电流，所述第十七mos管的栅极用于接收第一差分输出电压的共模电压，所述第十八mos管的栅极用于接收第二共模基准电压，所述第十七mos管的漏极与第二负载单元相连以产生第二反馈电压。

16、在本发明的一个或多个实施例中，所述第一共模反馈电路为开关电容共模反馈电路，和/或，所述第二共模反馈电路为开关电容共模反馈电路；

17、所述开关电容共模反馈电路包括第一电容组、第二电容组、第三电容组、第一开关组和第二开关组，所述第一电容组、第二电容组和第三电容组均包括两个串联的电容，第一开关组和第二开关组均包括三个开关；

18、所述第一电容组中两个电容的连接端、第三电容组中两个电容的连接端均通过第一开关组的第一开关与偏置电压相连，所述第一电容组中两个电容的开放端、第三电容组中两个电容的开放端均通过第一开关组的第一开关与第一共模基准电压或第二共模基准电压相连，所述第二电容组中两个电容的开放端分别与第一共模输出电压相连，所述第二电容组中两个电容的连接端用于产生第一反馈电压或第二反馈电压；

19、所述第一电容组的每个电容的两端均分别通过第二开关组的第二开关与第二电容组的每个电容的两端相连，所述第二电容组的每个电容的两端均分别通过第二开关组的第二开关与第三电容组的每个电容的两端相连，所述第一开关与第二开关的控制信号为一组非交叠信号。

20、本发明还提供了一种运算放大器，包括：

21、输入电路，用于基于差分输入电压产生第一电压；

22、第一输出级，用于基于第一电压产生第一输出电压，所述输入电路用于基于第一输出电压调节第一电压；

23、第二输出级，用于基于第一电压产生跟随第一输出电压变化的第二输出电压。

24、在本发明的一个或多个实施例中，所述输入电路包括第一电流源、第一mos管、第二mos管和第一负载单元，所述第一电流源的输出端与第一mos管的源极和第二mos管的源极相连以为第一mos管和第二mos管提供偏置电流，所述第一mos管的栅极和第二mos管的栅极分别用于接收差分输入电压，所述第一mos管的漏极和第二mos管的漏极与第一负载单元相连，所述第一mos管的漏极或第二mos管的漏极用于产生第一电压。

25、在本发明的一个或多个实施例中，所述第一输出级包括第三mos管和第二负载，所述第三mos管的源极与电源电压相连，所述第三mos管的栅极用于接收第一电压，所述第三mos管的漏极与第二负载的第一端相连以产生第一输出电压，所述第二负载的第二端与参考电压相连。

26、在本发明的一个或多个实施例中，所述第二输出级包括第四mos管和第三负载，所述四mos管的漏极与电源电压相连，所述第四mos管的栅极用于接收第一电压，所述第四mos管的源极与第三负载的第一端相连以产生第二输出电压，所述第三负载的第二端与参考电压相连。

27、与现有技术相比，本发明的运算放大器解决了传统模拟前端电路不能长时间、高线性采样的问题。当系统处于采样模式时，采样开关以恒定vgs导通，高线性度跟随信号，当系统处于转换模式时，采样开关断开，保存信号。本发明以较低复杂度、较小的面积、功耗代价有效提升采样线性度，能够广泛应用于连续采样的数据获取系统。