專利名稱：可動(dòng)態(tài)地進(jìn)行加速的運(yùn)算放大器與相關(guān)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種運(yùn)算放大器，特別涉及一種可動(dòng)態(tài)地進(jìn)行加速的運(yùn)算放 大器。
背景技術(shù)：
運(yùn)算放大器(operational amplifier )是一個(gè)常用的電路組件。根據(jù)其 應(yīng)用，運(yùn)算放大器常需要滿足一些設(shè)計(jì)需求，例如直流增益(DC gain)、 單位增益帶寬(unit-gain bandwidth )、相位余裕(phase margin)、轉(zhuǎn)換率 (slew rate)等等。運(yùn)算放大器使用在閉環(huán)時(shí)，整體電路的準(zhǔn)確性與線性度 由直流增益所決定；整體電路的處理速度由單位增益帶寬或轉(zhuǎn)換率所決定； 整體電路的穩(wěn)定度則由相位余裕所決定。設(shè)計(jì)一個(gè)具有高單位增益帶寬及/ 或高轉(zhuǎn)換率的高直流增益放大器時(shí)，若要使其另具有夠好的相位余裕是十分 困難的。而為了確保具有不錯(cuò)的穩(wěn)定度，補(bǔ)償技術(shù)便經(jīng)常應(yīng)用于運(yùn)算放大器 中，然而，使用補(bǔ)償卻會(huì)造成單位增益帶寬及/或轉(zhuǎn)換率的降低。切換式電容電路(switch-capacitor circuit)為運(yùn)算方支大器的應(yīng)用電 路。。圖1顯示一種現(xiàn)有切換式電容電路100的電路示意圖。在取樣模式中， 輸入電壓VIN被取樣至一取樣電容CI (如圖1中圖(A)所示)；在電荷轉(zhuǎn)移模 式中，經(jīng)由一運(yùn)算放大器110，將存儲(chǔ)在取樣電容C1中的電荷轉(zhuǎn)移至一積分 電容C2上(如圖1中圖(B)所示)。運(yùn)算放大器110的連接方式對(duì)應(yīng)一反向放 大組態(tài)，請(qǐng)參閱圖l。當(dāng)切換式電容電路進(jìn)入電荷轉(zhuǎn)移模式之后，輸出電壓 VOUT最后將會(huì)變成VINxCl/C2。雖然圖1中圖B所示的切換式電容電路IOO 為單端電路，然而，亦可以差動(dòng)電路的架構(gòu)來(lái)加以實(shí)作。圖l的圖(B)所示的切換式電容電路IOO的輸出電壓在電荷轉(zhuǎn)移模式下的 波形顯示于圖2的圖(A)中。在此，電荷轉(zhuǎn)移模式開(kāi)始于時(shí)間為0時(shí)，而取樣 電容C1所存儲(chǔ)的電荷便開(kāi)始轉(zhuǎn)移至積分電容C2，因此輸出電壓VOUT (其是 一負(fù)栽電容CL兩端的跨壓)便逐漸地增加且最后會(huì)達(dá)到電壓值VINxCl/C2。 由于運(yùn)算放大器110本身的有限驅(qū)動(dòng)能力，電荷轉(zhuǎn)移的操作過(guò)程實(shí)際上可進(jìn)一步地區(qū)分為兩個(gè)模式轉(zhuǎn)換模式(slewing phase )與線性穩(wěn)定模式(1 inear settling phase )。在一開(kāi)始時(shí)，無(wú)論運(yùn)算放大器110的差動(dòng)輸入電壓有多大， 輸出電壓VOUT都是隨著時(shí)間而線性地增加，而在輸出電壓VOUT隨著時(shí)間線 性地增加的過(guò)程中，運(yùn)算放大器IIQ可說(shuō)是以其最大驅(qū)動(dòng)能力而正在進(jìn)行轉(zhuǎn) 換/驅(qū)動(dòng)，而當(dāng)輸出電壓VOUT接近最終的電壓值VINxCl/C2時(shí)(圖2中以ts 來(lái)標(biāo)示此一時(shí)間點(diǎn))，運(yùn)算放大器IIO便不再需要以其最大驅(qū)動(dòng)能力來(lái)運(yùn)作， 因此，運(yùn)算放大器110便進(jìn)入線性穩(wěn)定模式，而相較于轉(zhuǎn)換模式，輸出電壓 VOUT在線性穩(wěn)定模式下便以較慢的速度來(lái)逐漸增加。圖2的圖(B)顯示出流經(jīng)積分電容C2的電流IC2的波形。在轉(zhuǎn)換模式中， 電流IC2對(duì)應(yīng)于由運(yùn)算放大器110本身最大驅(qū)動(dòng)能力所決定的一個(gè)固定電流 值IC2MAX，之后，在進(jìn)入線性穩(wěn)定模式時(shí)，電流IC2便呈現(xiàn)指數(shù)衰減而逐漸 降低為零，而在時(shí)間點(diǎn)ts時(shí)，電流IC2由原本所具有的固定電流值IC2MAX 平滑地切換至進(jìn)行指數(shù)衰減。切換式電容電路100的目的在于將電荷由取樣 電容C1轉(zhuǎn)移至積分電容C2，而相較于線性穩(wěn)定模式，切換式電容電路IOO 在轉(zhuǎn)換模式下具有較大的電流IC2,因此在轉(zhuǎn)換模式可較有效率地進(jìn)行電荷 的轉(zhuǎn)移。然而，在現(xiàn)有技術(shù)中，切換式電容電路在電荷轉(zhuǎn)移模式下經(jīng)常耗費(fèi) 相當(dāng)多的時(shí)間來(lái)完成轉(zhuǎn)換模式與線性穩(wěn)定模式的操作，所以，便需要夠大的 轉(zhuǎn)換率與夠大的單位增益帶寬以便達(dá)到所要的整體操作時(shí)間要求，但是如上所述，在確保可具有不錯(cuò)的穩(wěn)定度下，若要同時(shí)具有高單位增益帶寬與高轉(zhuǎn) 換率是十分不容易的。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的之一在于提供一種運(yùn)算放大器，其驅(qū)動(dòng)能力是可調(diào)的且可 動(dòng)態(tài)地進(jìn)行控制。本發(fā)明的目的之一在于提供一種可同時(shí)具有高單位增益帶寬與高轉(zhuǎn)換率 的運(yùn)算放大器。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，其揭露一種運(yùn)算放大器，包含 一可調(diào)整核心電 路，具有對(duì)應(yīng)不同驅(qū)動(dòng)能力的多個(gè)組態(tài)設(shè)定；以及一組態(tài)控制電路，用以接 收來(lái)自該可調(diào)整核心電路中至少一節(jié)點(diǎn)的一節(jié)點(diǎn)信號(hào)，并依據(jù)該節(jié)點(diǎn)信號(hào)產(chǎn) 生一控制信號(hào)以自該多個(gè)組態(tài)設(shè)定選擇一組態(tài)設(shè)定。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，其揭露一種控制一運(yùn)算放大器的方法，該運(yùn)算放大器具有對(duì)應(yīng)不同驅(qū)動(dòng)能力的多個(gè)組態(tài)設(shè)定，該方法包含自該運(yùn)算放大器 中至少一節(jié)點(diǎn)接收一節(jié)點(diǎn)信號(hào)；以及依據(jù)該節(jié)點(diǎn)信號(hào)來(lái)自該多個(gè)組態(tài)設(shè)定中 選擇一組態(tài)設(shè)定。


圖1 (A)、 (B)為現(xiàn)有在兩種操作模式下運(yùn)行的切換式電容電路的電路示意圖。圖2 (A)、 (B)為現(xiàn)有切換式電容電路的電壓與電流在電荷轉(zhuǎn)移模式下 的波形圖。圖3為本發(fā)明運(yùn)算放大器的一實(shí)施例的示意圖。圖4 (A)、 (B)為切換式電容電路在應(yīng)用圖3所示的運(yùn)算放大器后的電 壓與電流在電荷轉(zhuǎn)移才莫式下的波形圖。圖5為圖3所示的運(yùn)算放大器的一實(shí)施例的示意圖。圖6為本發(fā)明第一運(yùn)算放大級(jí)的一實(shí)施例的示意圖。圖7為本發(fā)明第二運(yùn)算放大級(jí)的一實(shí)施例的示意圖。圖8為圖5所示運(yùn)算放大器中電荷泵電路的示意圖。圖9為圖5所示運(yùn)算放大器中組態(tài)控制電路的一實(shí)施例的示意圖。圖10為圖9所示的組態(tài)控制電路中有限狀態(tài)機(jī)的示意圖。圖11為圖IO所示的有限狀態(tài)機(jī)中比較器的示意圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明實(shí)際上可由許多方式來(lái)加以實(shí)作，因此并不限于以下所述的特定 范例或這些范例中所提到的技術(shù)特征的實(shí)作方式。本發(fā)明的一實(shí)施例揭露一種運(yùn)算放大器，其驅(qū)動(dòng)能力是可調(diào)整的、可動(dòng) 態(tài)進(jìn)行控制。例如當(dāng)沒(méi)有發(fā)生不穩(wěn)定的可能時(shí)，該運(yùn)算放大器的驅(qū)動(dòng)能力 可動(dòng)態(tài)地被提升。圖3所示，本發(fā)明運(yùn)算放大器300的一實(shí)施例包含 一可調(diào)整核心電路 310(其實(shí)施例可為各種型式的放大電路)與一組態(tài)控制電路330，其中， 該可調(diào)整核心電路310包含有至少兩種組態(tài)設(shè)定，其分別對(duì)應(yīng)不同的驅(qū)動(dòng)能 力，而組態(tài)控制電路330則自可調(diào)整核心電路310接收一狀態(tài)信號(hào)STATE, 并據(jù)此產(chǎn)生一控制信號(hào)ACC-CTL來(lái)設(shè)定可調(diào)整核心電路310要采用哪一個(gè)組 態(tài)設(shè)定。 一實(shí)施例，狀態(tài)信號(hào)STATE來(lái)自該可調(diào)整核心電路310中至少一節(jié) 點(diǎn)的電壓電平。一實(shí)施例，運(yùn)算放大器300適用于圖1中圖(B)所示的切換式電容電路的 應(yīng)用，而在此一應(yīng)用中，運(yùn)算放大器300取代原本的運(yùn)算放大器110。運(yùn)算 放大器300的驅(qū)動(dòng)能力可被動(dòng)態(tài)地控制，而在轉(zhuǎn)換模式中或者是在無(wú)需考量 穩(wěn)定性的時(shí)段(例如輸出電壓仍遠(yuǎn)離其最終電壓值)中，當(dāng)驅(qū)動(dòng)能力被提 升之后，電荷轉(zhuǎn)移的操作便可隨之加快。圖4的圖(A)顯示圖1中圖(B)所示 的切換式電容電路在應(yīng)用本發(fā)明運(yùn)算放大器300后的輸出電壓VOUT的波形， 如圖所示，轉(zhuǎn)換模式中的電壓變化斜率遠(yuǎn)大于線性穩(wěn)定模式的電壓變化斜率； 另外，圖4的圖(B)是顯示流經(jīng)積分電容C2的電流的波形，如圖所示，在轉(zhuǎn) 換模式中，電流IC2維持在一固定電流值IC2MAX1;而在時(shí)間點(diǎn)ts時(shí)，由于 提升驅(qū)動(dòng)能力的操作沒(méi)有被使能，因而使得電流IC2突然地降為一個(gè)較低的 電流值IC2MAX2，接著便在線性穩(wěn)定模式中呈現(xiàn)指數(shù)衰減。運(yùn)算放大器300 由一加速組態(tài)切換至一正常組態(tài)(亦即不進(jìn)行加速)的時(shí)間點(diǎn)ts是由組態(tài)控 制電路330經(jīng)由檢測(cè)可調(diào)整核心電路310的內(nèi)部狀態(tài)來(lái)加以決定。本發(fā)明適用于切換式電容電路的運(yùn)算放大器的一個(gè)實(shí)施例顯示于圖5。 在此一實(shí)施例中，運(yùn)算放大器500接收一差動(dòng)輸入信號(hào)VIN+/VIN-,并產(chǎn)生 一差動(dòng)輸出信號(hào)VOUT+/VOUT-,而運(yùn)算放大器500包含有一可調(diào)整核心電路 510與一組態(tài)控制電路530?？烧{(diào)整核心電路510具有兩個(gè)運(yùn)算放大級(jí)，其中 第一運(yùn)算放大級(jí)是一差動(dòng)放大器512，其接收差動(dòng)輸入信號(hào)VIN+ZVIN-并產(chǎn)生 一中間級(jí)差動(dòng)信號(hào)INT+/INT-，此外，第二運(yùn)算放大級(jí)則是另一差動(dòng)放大器 514,其接收中間級(jí)差動(dòng)信號(hào)INT+/INT-并產(chǎn)生差動(dòng)輸出信號(hào)VOUT+/VOUT-。 一對(duì)補(bǔ)償電容Ccl與Cc2則分別連接于第二運(yùn)算放大級(jí)的輸入端與輸出端， 而這兩個(gè)補(bǔ)償電容Ccl與Cc2則是用來(lái)實(shí)現(xiàn)所謂的"米勒補(bǔ)償(MUler compensation)",由于米勒補(bǔ)償為業(yè)界現(xiàn)有所現(xiàn)有的補(bǔ)償技術(shù)，故詳細(xì)說(shuō)明 便不另在此贅述。另外，兩個(gè)電荷泵電路516與518會(huì)分別注入電荷至第二 運(yùn)算放大級(jí)的輸入端與輸出端，且電荷泵電路516與518是由組態(tài)控制電路 530所產(chǎn)生的控制信號(hào)CP—CTL所加以控制，組態(tài)控制電路530會(huì)接收差動(dòng)輸 入信號(hào)VIN+/VIN-并產(chǎn)生控制信號(hào)CP—CTL來(lái)控制電荷泵電路516與518的運(yùn) 作，而電荷泵電路516與518是作為加速電路用以提升運(yùn)算放大器500的處 理速度，其中當(dāng)電荷泵電路516與518未被使能時(shí)，可調(diào)整核心電路510可 說(shuō)是處于一正常組態(tài)，然而，當(dāng)電荷泵電路516與518被使能時(shí)，可調(diào)整核 心電路510便可說(shuō)是處于一加速組態(tài)。作為第一運(yùn)算放大級(jí)的差動(dòng)放大器512的實(shí)施例顯示于圖6。在此一實(shí) 施例中，差動(dòng)放大器512具有一偏壓晶體管M1、 一對(duì)差動(dòng)放大晶體管M2、 M3 以及一對(duì)負(fù)載晶體管M4、 M5,其中，晶體管M1、 M2、 M3均為NM0S晶體管， 而晶體管M4、 M5則是PM0S晶體管。另外，VDD代表供應(yīng)電壓，VP代表PM0S 晶體管M4、 M5的偏壓，以及VN代表NM0S晶體管Ml的偏壓。作為第二運(yùn)算放大級(jí)的差動(dòng)放大器514的一實(shí)施例顯示于圖7。在此一 實(shí)施例中，差動(dòng)放大器514包含一對(duì)共源極放大器(common source amplifier),其具有PM0S晶體管M7、 M9來(lái)進(jìn)行放大，以及NM0S晶體管M6、 M8來(lái)進(jìn)行偏壓，在此，VDD代表供應(yīng)電壓以及VN代表NM0S晶體管M6、 M8的 偏壓。對(duì)于熟習(xí)此項(xiàng)技藝者而言，上述第一、第二運(yùn)算放大級(jí)的電路運(yùn)作是不 解自明的，因此便不在此另行贅述。此外，在不違背本發(fā)明的精神下，各式 各樣的設(shè)計(jì)變化亦是可行的，舉例來(lái)說(shuō)，可將第一運(yùn)算放大級(jí)以一差動(dòng)望遠(yuǎn) 鏡迭接式放大器(differential telescopic cascade amplifier)或折迭迭 接式放大器(folded cascade amplifier)來(lái)加以取代；另外，也可使用兩 個(gè)以上的運(yùn)算放大級(jí)。圖8顯示適用于實(shí)作圖5所示的電荷泵電路516、 518的一實(shí)施例。在此 實(shí)施例中，電荷泵電路516(518)包含有一供應(yīng)電流源(current source) 810 (其提供的供應(yīng)電流為1)、 一汲入電流源(current sink) 830 (其提供的 汲入電流為I )以及四個(gè)開(kāi)關(guān)820A、 820B、 820C、 820D。開(kāi)關(guān)820A、 820B、 820C、 820D的導(dǎo)通與否則是分別由四個(gè)邏輯信號(hào)CP—CTL—A、 CP—CTL一B、 CP—CTL-C、 CP-CTL—D所加以控制，而此四個(gè)邏輯信號(hào)CP—CTL一A、 CP-CTL-B、 CP_CTL_C、 CP-CTL-D便構(gòu)成如圖5所示的組態(tài)控制電路530所產(chǎn)生的控制信 號(hào)CP-CTL?？刂菩盘?hào)CP-CTL具有三種可能的不同設(shè)定P0S設(shè)定、NEG設(shè)定 以及DISABLE設(shè)定，其中，對(duì)于P0S設(shè)定而言，四個(gè)邏輯信號(hào)分別設(shè)定為 CP_CTL_A=1、 CP-CTL_B=0、 CP-CTL—C=0以及CP—CTL—D=l,因此，可有效地將 一供應(yīng)電流I注入節(jié)點(diǎn)INT+ (V0UT+)以及自節(jié)點(diǎn)INT- (V0UT-)汲取一汲入電流 I;對(duì)于NEGi殳定而言，四個(gè)邏輯信號(hào)分別i殳定為CP-CTL_A=0、 CP—CTL_B=1、 CP_CTL_01以及CP-CTL-D-O,因此，可有效地將一供應(yīng)電流I注入節(jié)點(diǎn) INT-(VOUT-)以及自節(jié)點(diǎn)INT+(VOUT+)汲取一汲入電流I;對(duì)于DISABLE設(shè)定 而言，四個(gè)邏輯信號(hào)分別設(shè)定為CP—CTL-A-O、 CP—CTL-B-O、 CP-CTL_C=0以 及CP-CTL—D-0，因此，可有效地使電荷泵電路516(518)與可調(diào)整核心電路 510中的其余電路彼此隔離。在DISABLE設(shè)定之下，可將供應(yīng)電流源810與 汲入電流源830兩者關(guān)閉以降低功率消耗。圖9顯示圖5所示的組態(tài)控制電路530的一實(shí)施例，請(qǐng)注意，圖9所示 僅作為范例說(shuō)明而非本發(fā)明的限制條件。組態(tài)控制電路530包含兩個(gè)比較器 910、 920、 一有限狀態(tài)機(jī)930以及一計(jì)時(shí)電路940。計(jì)時(shí)電路940會(huì)接收一 時(shí)鐘信號(hào)CLK并據(jù)以產(chǎn)生一重置信號(hào)RESET;比較器910比較VIN+與VIN-， 并產(chǎn)生一邏輯信號(hào)D1;比較器920比較VIN-與VIN+，并產(chǎn)生另一邏輯信號(hào) D2;有限狀態(tài)機(jī)930則接收邏輯信號(hào)D1、邏輯信號(hào)D2與重置信號(hào)RESET,并 產(chǎn)生控制信號(hào)CP—CTL來(lái)控制電荷泵電路516、 518的運(yùn)作。比較器910與920兩者均偏壓至同一極性，舉例來(lái)說(shuō)，比較器910與920 均反向偏壓且會(huì)在重置信號(hào)RESET被設(shè)定(asserted)時(shí)重置為"0"，而反 向偏壓的比較器910與920表示其輸出會(huì)是"0"，除非輸入端的差量("+" 與"-"兩輸入端之間的差量)大于某一偏壓量Vb，而適用于本發(fā)明的偏壓 量可以是5mV;此外，在一較佳實(shí)施例，比較器910與920另設(shè)定有一定程 度的磁滯(hysteresis ),而磁滯的效果將筒要地說(shuō)明如下。對(duì)于不具磁滯的 未偏壓比較器而言，當(dāng)輸入端的差量大于零時(shí)則輸出"1"，另一方面，當(dāng)輸 入端的差量不大于零時(shí)則輸出"0"。對(duì)于具磁滯的未偏壓比較器而言，其實(shí) 時(shí)輸出并非僅依據(jù)其實(shí)時(shí)輸入，若比較器的輸出目前是"1",則該輸出會(huì)維 持在'T，且不會(huì)轉(zhuǎn)變成"0"，直到輸入端的差量低于-Vh+為止，其中Vh+是 輸出是"1"時(shí)所對(duì)應(yīng)的磁滯量；另一方面，若比較器的輸出目前是"0",則 該輸出會(huì)維持在"0"且不會(huì)轉(zhuǎn)變成'T，，直到輸入端的差量高于Vh—為止， 其中Vh—是輸出是"0"時(shí)所對(duì)應(yīng)的磁滯量。在較佳實(shí)施例，比較器910與920 兩者均被偏壓且設(shè)定有磁滯，然而，磁滯量必須小于偏壓量，亦即，Vb>Vh+ 以及Vb〉Vh—。圖10是圖9所示的有限狀態(tài)機(jī)920的一實(shí)施例的示意圖。在此一實(shí)施例 中，有限狀態(tài)機(jī)920具有三個(gè)狀態(tài)初始狀態(tài)INIT、轉(zhuǎn)換狀態(tài)SLEW與穩(wěn)定 狀態(tài)SETTLE。當(dāng)重置信號(hào)RESET被設(shè)定(asserted)時(shí)，有限狀態(tài)機(jī)920便 進(jìn)入初始狀態(tài)INIT,其中，控制信號(hào)CP-CTL對(duì)應(yīng)DISABLE設(shè)定以關(guān)閉電荷 泵電路516及518，而有限狀態(tài)機(jī)920會(huì)待在初始狀態(tài)INIT,并僅在重置信 號(hào)RESET被取消(de-asserted)時(shí)才允許轉(zhuǎn)換至其它狀態(tài)。當(dāng)重置信號(hào)RESET 被取消時(shí)，有限狀態(tài)機(jī)920便比較邏輯信號(hào)Dl與邏輯信號(hào)D2，而當(dāng)邏輯信 號(hào)Dl不等于邏輯信號(hào)D2時(shí)，表示VIN+與VIN-之間具有很大的差量，所以比 較器910與920中的一的偏壓與磁滯已經(jīng)被克服，而VIN+與VIN-之間很大的 差量亦指示出運(yùn)算放大器目前正在驅(qū)動(dòng)而離穩(wěn)定還有一大段距離，在此一情 況下，有限狀態(tài)機(jī)920便必須進(jìn)入轉(zhuǎn)換狀態(tài)SLEW,其中，若邏輯信號(hào)Dl為1， 則控制信號(hào)CP-CTL對(duì)應(yīng)于POS設(shè)定，否則的話，控制信號(hào)CP-CTL便對(duì)應(yīng)于 NEG設(shè)定，而在任一操作狀況下(DX或Dl--O),電荷泵電路516及518 均會(huì)分別提供額外的電流來(lái)加速電荷轉(zhuǎn)移以達(dá)到加速運(yùn)算放大器的運(yùn)作的目 的。在重置信號(hào)RESET取消之后與下一重置信號(hào)RESET設(shè)定之前的任一時(shí)間 點(diǎn)中，若有限狀態(tài)機(jī)920檢測(cè)到邏輯信號(hào)Dl等于邏輯信號(hào)D2，則有限狀態(tài) 機(jī)920會(huì)進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)SETTLE,此一狀況發(fā)生在VIN+與VIN-之間的差量不 大而無(wú)法克服比較器910與920的偏壓設(shè)定與磁滯設(shè)定，此時(shí)，有限狀態(tài)機(jī) 920在穩(wěn)定狀態(tài)SETTLE中會(huì)使控制信號(hào)CP—CTL對(duì)應(yīng)DISABLE設(shè)定以關(guān)閉運(yùn) 算放大器的加速操作。此外，重置信號(hào)RESET會(huì)在時(shí)鐘信號(hào)CLK的每一時(shí)鐘 周期中的一部分時(shí)段內(nèi)被設(shè)定，因此可在切換式電容電路每次進(jìn)入電荷轉(zhuǎn)移 模式時(shí)將有限狀態(tài)機(jī)920重置回到初始狀態(tài)INIT。圖11是比較器910的一實(shí)施例的電路示意圖。比較器910包含有作為差 動(dòng)對(duì)使用的NMOS晶體管M12、 M13,其是由NMOS晶體管Mil所提供的電流所 偏壓，且NM0S晶體管M12、 M13另負(fù)載有一對(duì)PMOS晶體管M14、 M15,此夕卜， 另有額外的再生式負(fù)載(regenerative load)連接于NMOS晶體管M12、 M13， 而該再生式負(fù)載包含一對(duì)交互耦合(cross-coupled) PMOS晶體管M16、 M17， 其是用來(lái)設(shè)定磁滯量，另外，VDD代表供應(yīng)電壓，VN代表NMOS晶體管Mil的 偏壓，以及VP代表PMOS晶體管M14、 M15的偏壓。比較器910的輸出Dl是 取自NMOS晶體管M13的漏極，此外，為使比較器910被反向偏壓，NMOS晶 體管M13的寬長(zhǎng)比(width-to-length ratio)必須大于NMOS晶體管M12的 寬長(zhǎng)比。請(qǐng)注意，在不違背本發(fā)明精神下，各式各樣的設(shè)計(jì)變化亦是可行的。對(duì)于熟習(xí)此項(xiàng)技藝者而言，比較器910與920也可被正向偏壓，此一設(shè) 計(jì)變化亦符合本發(fā)明的精神，此外，在其它實(shí)施例中，亦可讓比較器910與 920兩者均比較VIN+與VIN-(亦即不再使圖9所示的比較器920比較VIN- 與VIN+)，且比較器910與920分別偏壓至相反的極性，在此一情況下，邏 輯信號(hào)D2便必須以相對(duì)應(yīng)的反向信號(hào)來(lái)加以取代。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明申請(qǐng)專利范圍所做的均 等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
權(quán)利要求
1. 一種運(yùn)算放大器，包含一可調(diào)整核心電路，具有對(duì)應(yīng)不同驅(qū)動(dòng)能力的多個(gè)組態(tài)設(shè)定；以及 一組態(tài)控制電路，用以接收來(lái)自該可調(diào)整核心電路中至少一節(jié)點(diǎn)的一節(jié)點(diǎn)信號(hào)，并依據(jù)該節(jié)點(diǎn)信號(hào)產(chǎn)生一控制信號(hào)以自該多個(gè)組態(tài)設(shè)定選擇一組態(tài)設(shè)定。
2. 如權(quán)利要求1所述的運(yùn)算放大器，其中，該多個(gè)組態(tài)設(shè)定包含至少一 正常組態(tài)與一加速組態(tài)，以及該加速組態(tài)所提供的驅(qū)動(dòng)能力高于該正常組態(tài) 所提供的驅(qū)動(dòng)能力。
3. 如權(quán)利要求2所述的運(yùn)算放大器，其中，該可調(diào)整核心電路包含一電 荷泵電路；其中，在該正常組態(tài)時(shí)，該電荷泵電路被禁止；在該加速組態(tài)時(shí)， 該電荷泵電路被使能。
4. 如權(quán)利要求1所述的運(yùn)算放大器，其中，該可調(diào)整核心電路包含一電 荷泵電路。
5. 如權(quán)利要求4所述的運(yùn)算放大器，其中，該控制信號(hào)被用于控制該電 荷泵電路的運(yùn)作。
6. 如權(quán)利要求l所述的運(yùn)算放大器，其中，該組態(tài)控制電路包含 多個(gè)比較器，用來(lái)接收該節(jié)點(diǎn)信號(hào)并分別產(chǎn)生多個(gè)比較信號(hào)； 一計(jì)時(shí)電路，用來(lái)產(chǎn)生一邏輯信號(hào)；以及一有限狀態(tài)機(jī)，用來(lái)接收該多個(gè)比較信號(hào)以及該邏輯信號(hào)，并產(chǎn)生該控 制信號(hào)。
7. 如權(quán)利要求6所述的運(yùn)算放大器，其中，該多個(gè)比較器設(shè)定有磁滯。
8. 如權(quán)利要求6所述的運(yùn)算放大器，其中，該可調(diào)整核心電路包含一電 荷泵電路，該控制信號(hào)用于控制該電荷泵電路的運(yùn)作。
9. 如權(quán)利要求6所述的運(yùn)算放大器，其中，該有限狀態(tài)機(jī)具有一第一狀 態(tài)、 一第二狀態(tài)與一第三狀態(tài)，當(dāng)該邏輯信號(hào)被設(shè)定時(shí)，該有限狀態(tài)機(jī)會(huì)進(jìn) 入該第一狀態(tài)。
10. 如權(quán)利要求9所述的運(yùn)算放大器，其中，在該邏輯信號(hào)被取消之后， 若該多個(gè)比較信號(hào)指示該節(jié)點(diǎn)信號(hào)很大時(shí)，則該有限狀態(tài)機(jī)會(huì)進(jìn)入該第二狀 態(tài)，否則的話，該有限狀態(tài)機(jī)便進(jìn)入該第三狀態(tài)。
11. 如權(quán)利要求9所述的運(yùn)算放大器，其中，該有限狀態(tài)機(jī)在該第一、 第三狀態(tài)下會(huì)設(shè)定該控制信號(hào)以關(guān)閉該電荷泵電路，以及該有限狀態(tài)機(jī)在該 第二狀態(tài)下會(huì)設(shè)定該控制信號(hào)以使能該電荷泵電路。
12. —種控制一運(yùn)算放大器的方法，該運(yùn)算放大器具有對(duì)應(yīng)不同驅(qū)動(dòng)能 力的多個(gè)組態(tài)i殳定，該方法包含自該運(yùn)算放大器中至少一節(jié)點(diǎn)接收一節(jié)點(diǎn)信號(hào)；以及 依據(jù)該節(jié)點(diǎn)信號(hào)來(lái)自該多個(gè)組態(tài)設(shè)定中選擇一組態(tài)設(shè)定。
13. 如權(quán)利要求12所述的方法，其中，該多個(gè)組態(tài)設(shè)定包含一正常組態(tài) 與一加速組態(tài)，以及該加速組態(tài)所提供的驅(qū)動(dòng)能力高于該正常組態(tài)所提供的 驅(qū)動(dòng)能力。
14. 如權(quán)利要求13所述的方法，其中，該運(yùn)算放大器包含有一電荷泵電 路；其中，在該正常組態(tài)時(shí)，關(guān)閉該電荷泵電路；以及在該加速組態(tài)時(shí)，使 能該電荷泵電路。
15. 如權(quán)利要求12所述的方法，其中，該節(jié)點(diǎn)信號(hào)反應(yīng)出該運(yùn)算放大器 的一狀態(tài)。
16. 如權(quán)利要求12所述的方法，還包含 使用多個(gè)比較器來(lái)決定該節(jié)點(diǎn)信號(hào)的范圍。
17. 如權(quán)利要求16所述的方法，其中，該運(yùn)算放大器包含有一電荷泵電 路，依據(jù)該多個(gè)比較器所分別產(chǎn)生的多個(gè)比較信號(hào)以控制該電荷泵電路。
全文摘要
一種依據(jù)內(nèi)部狀態(tài)而動(dòng)態(tài)地進(jìn)行加速的運(yùn)算放大器。當(dāng)內(nèi)部狀態(tài)指示出有發(fā)生不穩(wěn)定的可能時(shí)，加速機(jī)制不會(huì)被啟動(dòng)；而當(dāng)內(nèi)部狀態(tài)指示出沒(méi)有發(fā)生不穩(wěn)定的可能時(shí)，加速機(jī)制則會(huì)被啟動(dòng)以提升運(yùn)算放大器的處理速度。
文檔編號(hào)H03F3/45GK101145765SQ20071008856
公開(kāi)日2008年3月19日 申請(qǐng)日期2007年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月16日
發(fā)明者周格至, 林嘉亮, 蔡明哲 申請(qǐng)人:瑞昱半導(dǎo)體股份有限公司