CN102510267B - 一种二级运算放大器电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种二级运算放大器电路，包括第一级运算放大器和第二级运算放大器，第一级运算放大器包括第一至第四晶体管以及第一电流源，第二级运算放大器包括第五晶体管和第二电流源，所述第一级运算放大器还包括第六晶体管和第七晶体管。本发明使得第一级运算放大器的输出阻抗降低，使得第一级运算放大器的极点远离第二级运算放大器极点，从而使得第二级运算放大器的输出负载电容不是很大的情况下也能使得整体二级运算放大器稳定。

Description

一种二级运算放大器电路

技术领域

本发明涉及一种二级运算放大器电路。

背景技术

运算放大器是最基本线路，几乎所有的芯片电路中都有它；随着工艺发展，沟道的尺寸越来越小，电压越来越低，因此要设计高增益相位余度大，性能稳定的运放仅仅采用单级运算放大器基本上不能满足要求，现在一般都采用多级的。最常用的就是二级运算放大器，但是二级运算放大器的稳定性又是一个比较难的问题，如何把主次极点分开，确实比较麻烦。特别二级运算放大器中通过电容补偿把第一级输出作为主极点，第二级输出作为次极点，但是往往根据实际的应用的需要要把第二级运算放大器的输出作为主极点，第一级运算放大器的输出作为次极点，由于第一级运算放大器的输出阻抗很大，因此很难把这两个极点分开。

现在几乎所有芯片中都含运算放大器，设计性能好的运算放大器成为芯片性能好的关键。并且随着目前工艺及电源的进一步发展，运算放大器的设计越来越难。由于实际应用环境不同，特别现在要求设计的电路要适应范围广，因此二级运算放大器的稳定性，即频率补偿变得越来越难。若运算放大器的稳定性不能保证的话，几乎整个芯片的都不稳定，芯片的性能就无法获得保证。目前，一般的二级运算放大器如图1所示，输入信号Vin，第一至第四晶体管M1、M2、M3、M4和第一电流源I1构成第一级运算放大器；第五晶体管M5和第二电流源I2构成第二级运算放大器。在实际应用中，由于第二级运算放大器的输出点C(第三节点)的负载比较大，因此C点的极点与B点(第二节点)的极点往往靠的比较近，如何把这两个极点拉开往往比较难以设计。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷而提供一种二级运算放大器电路，采用改进型的结构，使得第二级运算放大器的极点与第一级运算放大器的极点相距比较远，从而使得整体二级运算放大器比较稳定，同时输出负载电容变化范围比较大，从而可以适合更多场合应用。

实现上述目的的技术方案是：

一种二级运算放大器电路，包括第一级运算放大器和第二级运算放大器，第一级运算放大器包括第一至第四晶体管以及第一电流源，第二级运算放大器包括第五晶体管和第二电流源，其中：

第一晶体管和第二晶体管各自的栅极接输入信号，各自的源极和第一电流源相交于第四节点，第一电流源接地；

第一晶体管的漏极、第三晶体管的漏极、第三晶体管的栅极和第四晶体管的栅极相交于第一节点；

第二晶体管的漏极、第四晶体管的漏极和第五晶体管的栅极相交于第二节点；

第五晶体管的漏极与第二电流源相交于第三节点，第二电流源接地；

第三晶体管、第四晶体管和第五晶体管各自的源极相交并且接一供电电源；

所述第一级运算放大器还包括第六晶体管和第七晶体管，其中：

第六晶体管的源极接于第一节点，漏极接地，栅极接一偏置电压；

第七晶体管的源极接于第二节点，漏极接地，栅极接所述偏置电压。

本发明的有益效果是：本发明通过采用改进型的结构，使得第一级运算放大器的输出阻抗降低，使得第一级运算放大器的极点远离第二级运算放大器极点，从而使得第二级运算放大器的输出负载电容不是很大的情况下也能使得整体二级运算放大器稳定。

附图说明

图1是现有技术的二级运算放大器的电路图；

图2是本发明的二级运算放大器电路的电路图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

请参阅图2，本发明的二级运算放大器电路，包括第一级运算放大器1和第二级运算放大器2，第一级运算放大器1包括第一至第四晶体管M1-M4以及第一电流源I1，第二级运算放大器2包括第五晶体管M5和第二电流源I2，其中：

第一晶体管M1和第二晶体管M2各自的栅极接输入信号Vin，各自的源极和第一电流源I1相交于第四节点D，第一电流源I1接地；

第一晶体管M1的漏极、第三晶体管M3的漏极、第三晶体管M3的栅极和第四晶体管M4的栅极相交于第一节点A；

第二晶体管M2的漏极、第四晶体管M4的漏极和第五晶体管M5的栅极相交于第二节点B；

第五晶体管M5的漏极与第二电流源I2相交于第三节点C，第二电流源I2接地；

第三晶体管M3、第四晶体管M4和第五晶体管M5各自的源极相交并且接一供电电源VDD；

第一级运算放大器1还包括第六晶体管M6和第七晶体管M7，其中：

第六晶体管M6的源极接于第一节点A，漏极接地，栅极接偏置电压Vbias；

第七晶体管M7的源极接于第二节点B，漏极接地，栅极接偏置电压Vbias。

本发明中，第一节点A的阻抗是第一和第三晶体管M1、M3输出阻抗的并联，第二节点B的输出阻抗是第二和第四晶体管M2、M4输出阻抗的并联，分别接上第六和第七晶体管M6、M7晶体管后，第一节点A的输出阻抗变成第一、第三和第六晶体管M1、M3、M6输出阻抗的并联，第二节点B的输出阻抗变成第二、第四和第七晶体管M2、M4、M7输出阻抗的并联，若把第六和第七晶体管M6、M7阻抗调整比较小，那么第一节点A和第二节点B的阻抗变得更小，由于在第二节点B的寄生电容比较小，因此第二节点B的极点就比较小，可以远离第三节点C的极点位置，从而实现运算放大器的相位余度比较大，从而运算放大器性能比较稳定，虽然第一级运算放大器1增益稍微有点降低，但是整体二级运算放大器电路的增益变化不是很大，从而实现高增益高稳定性。

综上所述，本发明通过把二级运算放大器的第一级运算放大器输出极点变成次极点，并且远离第二级运算放大器输出的极点，这样第二级运算放大器极点就变成主极点，因此这样设计的二级运算放大器就能比较好的适合在容性负载很大场合，并且可以满足负载电容有一个范围比较宽。

以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变型，因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴，应由各权利要求所限定。

Claims (1)

1.一种二级运算放大器电路，包括第一级运算放大器和第二级运算放大器，第一级运算放大器包括第一至第四晶体管以及第一电流源，第二级运算放大器包括第五晶体管和第二电流源，其中：

第一晶体管和第二晶体管各自的栅极接输入信号，各自的源极和第一电流源相交于第四节点，第一电流源接地；

第一晶体管的漏极、第三晶体管的漏极、第三晶体管的栅极和第四晶体管的栅极相交于第一节点；

第二晶体管的漏极、第四晶体管的漏极和第五晶体管的栅极相交于第二节点；

第五晶体管的漏极与第二电流源相交于第三节点，第二电流源接地；

第三晶体管、第四晶体管和第五晶体管各自的源极相交并且接一供电电源；

其特征在于，所述第一级运算放大器还包括第六晶体管和第七晶体管，其中：

第六晶体管的源极接于第一节点，漏极接地，栅极接一偏置电压；

第七晶体管的源极接于第二节点，漏极接地，栅极接所述偏置电压。