[发明专利]一种大动态范围的轨到轨两级运算放大器

说明书

本发明涉及集成电路技术领域，具体涉及一种大动态范围的轨到轨两级运算放大器；运算放大器的LF356是由P沟道JFET T1和T2构成双端输入、双端输出带恒流源负载I1、I2的差分输入级，本级提供了约30pA的低输入偏置电流和约1012W的高输入电阻，T1、T2的工作电流I1,2是由多集电极的BJT管提供；中间电压放大级由BJT T5、T6组成的双端输入、单端输出带恒流源I6负载的差分式放大电路，和由T7组成的电压跟随器构成。本发明由FET作输入级，不仅输入电阻高，输入偏置电流低，而且具有高速、宽带和低噪声等优点。

技术领域

本发明涉及集成电路技术领域，具体涉及一种大动态范围的轨到轨两级运算放大器。

背景技术

运算放大器最早被设计出来的目的是将电压类比成数字，用来进行加、减、乘、除的运算，同时也成为实现模拟计算机(analog computer)的基本建构方块。然而，理想运算放大器的在电路系统设计上的用途却远超过加减乘除的计算。今日的运算放大器，无论是使用晶体管(transistor)或真空管(vacuumtube)、分立式(discrete)元件或集成电路(integrated circuits)元件，运算放大器的效能都已经逐渐接近理想运算放大器的要求。早期的运算放大器是使用真空管设计，当前则多半是集成电路式的元件。但是如果系统对于放大器的需求超出集成电路放大器的需求时，常常会利用分立式元件来实现这些特殊规格的运算放大器。

1960年代晚期，仙童半导体(Fairchild Semiconductor)推出了第一个被广泛使用的集成电路运算放大器，型号为μA709，设计者则是鲍伯·韦勒(BobWidlar)。但是709很快地被随后而来的新产品μA741取代，741有着更好的性能，更为稳定，也更容易使用。741运算放大器成了微电子工业发展历史上一个独一无二的象征，历经了数十年的演进仍然没有被取代，很多集成电路的制造商至今仍然在生产741。直到今天μA741仍然是各大学电子工程系中讲解运放原理的典型教材。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种大动态范围的轨到轨两级运算放大器，本发明由FET作输入级，不仅输入电阻高，输入偏置电流低，而且具有高速、宽带和低噪声等优点。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种大动态范围的轨到轨两级运算放大器，其特征在于：所述运算放大器的LF356是由P沟道JFET T1和T2构成双端输入、双端输出带恒流源负载I1、I2的差分输入级，本级提供了约30pA的低输入偏置电流和约1012W的高输入电阻，T1、T2的工作电流I1,2是由多集电极的BJT管提供；中间电压放大级由BJT T5、T6组成的双端输入、单端输出带恒流源I6负载的差分式放大电路，和由T7组成的电压跟随器构成。

优选的，由NPN型BJT T9和PNP型复合管即由P沟道JFET T8与NPN型BJTT10构成，组成互补对称输出级，为了使电路处于甲乙类工作状态，利用二极管D1接于T9的基极和T8的栅极g8之间，给T9、T8提供一起始偏压。

优选的，T11、R和D2构成输出电流过载保护环节。R为过载电流取样电阻；当输出端“拉电流”大于20mA时，T11导通而分流iC11，使T7的基极电流iB7减小，iE9减小，抑制了输出电流的增大。

优选的，当“灌电流”大于20mA时，D2导通，T8的栅极电位vg8上升，T10的基极电位vB10降低，iC10减小，抑制了输出电流的增大。

优选的，P沟道JEFT T3、T4和外接电位器Rp构成两个电流源，Rp可调节T3、T4两管漏极电流的相对比例，从而改变送入中间电压放大级的输入电流，实现失调电流的补偿。