[发明专利]运算放大器

说明书

本发明涉及一种半导体集成电路，提供了一种运算放大器，能通过输入级电路接收并放大正差动输入电压与负差动输入电压，输出第一正差动输出电压与第一负差动输出电压；利用控制级电路根据该第一正差动输出电压和第一负差动输出电压分别输出第一驱动电压与第二驱动电压；根据输出级电路耦接于控制级电路，并根据第一驱动电压与第二驱动电压生成输出电压；以及利用反馈级电路依据第一驱动电压或第二驱动电压对应生成第一控制电压或第二控制电压，使本发明提供的运算放大器，能利用该控制级电路根据第一控制电压或第二控制电压调节该控制级电路的状态，以稳定该运算放大器的失调电压。由此可保证高增益的同时稳定失调电压。

技术领域

本发明涉及半导体集成电路技术领域，具体涉及一种运算放大器。

背景技术

运算放大器是一种差动模式输入(differential input)、单端输出(singleended output)的高增益电压放大器。随着电子器件和半导体技术的发展，运算放大器的应用越来越广泛，运放的种类繁多并广泛应用于电子行业，在运放对速度有要求时，需要输出端电压能在一定时间内建立到目标值，即需要运放输出端的压摆率较大。

目前，现有的运算放大电路如轨到轨(rail to rail)输入class AB输出的运放，如果对压摆率有要求，通常做法是通过增加运放输入级尾电流源中的电流来提高压摆率，但这需要增加运放输出级电流来保证系统稳定性，运放输出级电流的增加会使输出管尺寸增大，带来较大的寄生电容，从而导致压摆率的提升效果较差。

由于运算放大器是用以放大两输入电压的差额电压，因此用以接收两输入电压的两差动输入端的电路必须维持一相同的共模直流电压(common mode DC voltage)。若运算放大器两差动输入端的电路的直流电压有差异，此直流电压差称为失调电压。由于失调电压会影响两输入电压的差额，并且于增益放大后造成输出电压的误差，因此运算放大器的设计者必须尽量降低其失调电压，以避免降低运算放大器的效能。

图1a示出现有技术中的一种Class AB运算放大器100，该Class AB运算放大器100包括：MOS管MP1～MOS管MP7、MOS管Mn1～MOS管Mn5，以及控制电路111，其电路连接关系如图1a所示，该Class AB运算放大器100可以接成如图1b所示的放大电路，该放大电路的小信号传输函数为Vout＝(1+Rf/Ri)*Vi。

在双电源的供电电压为+VS和-VS情况下，当VCM＝0V，且(1+Rf/Ri)*Vi+VS时，Vout≈+VS，MOS管MP7的栅极电压Vgs1和MOS管Mn5的栅极电压Vgs2会变到很低，接近-VS，使图1中Mn4和Mn2的连接节点A的电位接近-VS，MOS管Mn2进入线性区，导致此时的失调电压Vos1远大于MOS管Mn2处于饱和区时的失调电压Vos。当Vi恢复到0V，如果(1+Rf/Ri)*Vos1+VS，则Vout＝(1+Rf/Ri)*Vos1，之后Vgs1和Vgs2恢复到正常值，运算放大器100的失调电压由Vos1恢复到正常值Vos，最终Vout＝(1+Rf/Ri)*Vos。如果Vout＝(1+Rf/Ri)*Vos1+VS，则Vout≈+VS，而Vgs1和Vgs2仍维持很低，接近-VS，使节点A的电位接近-VS，MOS管Mn2维持在线性区，Vout不能恢复到正常值。如果此时尾电流源I1已经全部流入MOS管Mp6，之后无论输入信号Vi如何变化，运算放大器100都不能恢复到正确状态。