[发明专利]运算放大器和使用运算放大器的半导体器件

说明书

技术领域

本发明涉及一种运算放大器和使用运算放大器的半导体器件。

背景技术

运算放大器是在各种半导体集成电路中使用的典型的模拟电路之一。在从负电源电压V_SS到正电源电压V_DD的电压范围内能够进行操作的运算放大器电路被特别地称为轨对轨放大器。例如，由轨对轨放大器形成的电压跟随器被用作用于驱动液晶显示面板和其他显示面板的显示面板驱动器的输出级。

图1是示出在日本专利申请公布No.H06-326529(和相应的美国专利No.5,311,145)中公开的典型的轨对轨放大器的电路示意图。图1中所示的运算放大器在课本和著名文献中经常被描述为关于CMOS模拟电路技术的基准电路。

图1中的运算放大器能够被划分为输入级1、中间级2以及输出级3。输入级1包括PMOS晶体管MP₁、MP₂；NMOS晶体管MN₁、MN₂；以及恒流源I₁和I₂。中间级2包括电流镜2a、2b；浮置电流源2c；以及恒流源I₃。电流镜2a是所谓的折叠级联型电流镜并且作为有源负载进行操作。电流镜2a包括PMOS晶体管MP₃、MP₄、MP₅以及MP₆。类似地，电流镜2b是折叠级联型电流镜并且作为有源负载进行操作。电流镜2b包括NMOS晶体管MN₃、MN₄、MN₅以及MN₆。浮置电流源2c包括PMOS晶体管MP₇和NMOS晶体管MN₇。输出级3包括PMOS晶体管MP₈和NMOS晶体管MN₈。相位补偿电容器C₁、C₂被连接在中间级2与输出级3之间。

NMOS晶体管MN₁和MN₂具有共同连接的源极并且形成N沟道差分对。恒流源I₁被连接至N沟道差分对与负电源线之间。类似地，PMOS晶体管MP₁和MP₂具有共同连接的源极并且形成P沟道接收差分对。恒流源I₂被连接在PMOS晶体管MP₁、MP₂的源极与正电源线之间。

PMOS晶体管MP₁的栅极和NMOS晶体管MN₁的栅极被连接至接收输入电压In^-的反相输入端子4，而PMOS晶体管MP₂的栅极和NMOS晶体管MN₂的栅极被连接至接收输入电压In⁺的非反相输入端子5。PMOS晶体管MP₁的漏极被连接至在中间级2中的NMOS晶体管MN₃的漏极与NMOS晶体管MN₅的源极之间的连接节点N_C。PMOS晶体管MP₂的漏极被连接至NMOS晶体管MN₄的漏极与NMOS晶体管MN₆的源极之间的连接节点N_D。NMOS晶体管MN₁的漏极被连接至PMOS晶体管MP₃的漏极与PMOS晶体管MP₅的源极之间的连接节点N_A。NMOS晶体管MN₂的漏极被连接至PMOS晶体管MP₄的漏极与PMOS晶体管MP₆的源极之间的连接节点N_B。

PMOS晶体管MP₃和MP₄具有共同连接的源极和共同连接的栅极。PMOS晶体管MP₃和MP₄的共同连接的源极被连接至提供有正电源电压V_DD的正电源线7。PMOS晶体管MP₃的漏极被连接至节点N_A并且PMOS晶体管MP₄的漏极被连接至节点N_B。