專(zhuān)利名稱(chēng)：運(yùn)算放大器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及模擬電路，更具體地，本發(fā)明涉及運(yùn)算放大器。
背景技術(shù)：
運(yùn)算放大器在許多模擬電路中均獲得了廣泛的應(yīng)用。在許多應(yīng)用場(chǎng)合，要求運(yùn)算 放大器具有較寬的帶寬，較高的轉(zhuǎn)換速率，并能在約1. 8伏特至8伏特的工作電壓范圍內(nèi)進(jìn) 行軌對(duì)軌工作。軌對(duì)軌運(yùn)算放大器相比于一般運(yùn)算放大 器來(lái)說(shuō)，擴(kuò)大了動(dòng)態(tài)范圍，最大限度 地提高了放大器的整體性能。在低電源電壓和單電源電壓下，軌對(duì)軌運(yùn)算放大器可以有寬 的輸入共模電壓范圍和輸出擺幅。軌對(duì)軌輸入，可以獲得零交越失真，適合驅(qū)動(dòng)ADC，而不會(huì) 造成差動(dòng)線性衰減，實(shí)現(xiàn)高精密度應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種軌對(duì)軌運(yùn)算放大器，可以具有更寬的帶寬，更高的轉(zhuǎn)換 速率。本發(fā)明的目的通過(guò)下述技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn) 一種運(yùn)算放大器包括
電源端； 接地端；
輸入級(jí)，所述輸入級(jí)使所述運(yùn)算放大器進(jìn)行軌對(duì)軌工作； 中間級(jí)，所述中間級(jí)連接至所述輸入級(jí)；以及 輸出級(jí)，所述輸出級(jí)連接至所述中間級(jí)。其中，所述輸入級(jí)包括 第一輸入端以及第二輸入端； 第一輸出端以及第二輸出端；
第一輸入NPN晶體管，所述第一輸入NPN晶體管包括基極、集電極以及射極且所述基極 連接至所述第一輸入端，所述集電極連接至所述電源端；
第一輸入PNP晶體管，所述第一輸入PNP晶體管包括基極、集電極以及射極且所述基極 連接至所述第一輸入端，所述集電極連接至所述第二輸出端；
第二輸入NPN晶體管，所述第二輸入NPN晶體管包括基極、集電極以及射極且所述基極 連接至所述第二輸入端，所述集電極連接至所述電源端；以及
第二輸入PNP晶體管，所述第二輸入PNP晶體管包括基極、集電極以及射極且所述基極 連接至所述第二輸入端，所述集電極連接至所述第一輸出端。其中，所述中間級(jí)包括
第一中間級(jí)輸入NPN晶體管，所述第一中間級(jí)輸入NPN晶體管包括基極、集電極以及射 極且所述射極連接至所述第一輸出端口；第二中間級(jí)輸入NPN晶體管，所述第二中間級(jí)輸入NPN晶體管包括基極、集電極以及射 極且所述基極連接至所述第一中間級(jí)輸入NPN晶體管的基極，所述射極連接至所述第二輸 出端口 ；
第一結(jié)點(diǎn)，第二結(jié)點(diǎn)以及第三結(jié)點(diǎn)；
第一 AB緩沖器，所述第一 AB緩沖器將所述第一中間級(jí)輸入NPN晶體管的集電極連接 至所述第一結(jié)點(diǎn)；
第二 AB緩沖器，所述第二 AB緩沖器將所述第二中間級(jí)輸入NPN晶體管的集電極連接 至所述第二結(jié)點(diǎn)；
第一電阻器，所述第一電阻器具有第一端口和第二端口且所述第一端口連接至所述第 一結(jié)點(diǎn)，所述第二端口連接至所述第三結(jié)點(diǎn)；以及
第二電阻器，所述第二電阻器具有第一端口和第二端口且所述第一端口連接至所述第 二結(jié)點(diǎn)，所述第二端口連接至所述第三結(jié)點(diǎn)。其中，所述輸出級(jí)包括 輸出端；
輸出級(jí)PNP驅(qū)動(dòng)晶體管，所述輸出級(jí)PNP驅(qū)動(dòng)晶體管包括基極、集電極以及射極且所述 射極連接至所述電源端，所述基極連接至所述第一 AB緩沖器的第一 NPN晶體管的集電極， 所述集電極連接至所述輸出端；
輸出級(jí)NPN驅(qū)動(dòng)晶體管，所述輸出級(jí)NPN驅(qū)動(dòng)晶體管包括基極、集電極以及射極且所述 射極連接至所述接地端，所述基極連接至所述第一 AB緩沖器的第二 PNP晶體管的集電極， 所述集電極連接至所述輸出端；
第一輸出級(jí)PNP晶體管，所述第一輸出級(jí)PNP晶體管包括基極、集電極以及射極且所 述射極連接至所述電源端，所述集電極連接至所述第一 AB緩沖器的第一 NPN晶體管的集電 極；
第二輸出級(jí)PNP晶體管，所述第二輸出級(jí)PNP晶體管包括基極、集電極以及射極且所述 射極連接至所述第一 AB緩沖器的第一NPN晶體管的集電極，所述集電極連接至所述第一 AB 緩沖器的第二 PNP晶體管的集電極；
第一輸出級(jí)NPN晶體管，所述第一輸出級(jí)NPN晶體管包括基極、集電極以及射極且所 述射極連接至所述接地端，所述集電極連接至所述第一 AB緩沖器的第二 PNP晶體管的集電 極；以及
第二輸出級(jí)NPN晶體管，所述第二輸出級(jí)NPN晶體管包括基極、集電極以及射極且所述 射極連接至所述第一AB緩沖器的第二PNP晶體管的集電極，所述集電極連接至所述第一AB 緩沖器的第一 NPN晶體管的集電極。本發(fā)明采用上述結(jié)構(gòu)，提高了運(yùn)算放大器的動(dòng)態(tài)工作范圍和帶寬，以及轉(zhuǎn)換速率， 使之應(yīng)用范圍更廣泛。


圖1為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的誤差放大器輸入級(jí)或者部分輸入級(jí)示意圖。圖2為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的誤差放大器中間級(jí)示意圖。圖3為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的誤差放大器驅(qū)動(dòng)級(jí)示意圖。
具體實(shí)施例方式這里將參考本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的具體細(xì)節(jié)，結(jié)合附圖對(duì)其實(shí)例進(jìn)行描述。當(dāng)本發(fā) 明使用優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行描述時(shí)，應(yīng)該理解本發(fā)明不僅局限于實(shí)施例描述的內(nèi)容。相反，本發(fā) 明旨在覆蓋權(quán)利要求所定義的屬于本發(fā)明精神和范圍內(nèi)的替換、改型和等同物。此外，在下 述的本發(fā)明的詳細(xì)說(shuō)明書(shū)中描述了大量的具體細(xì)節(jié)，旨在促進(jìn)對(duì)本發(fā)明的深入而全面的理 解。當(dāng)然，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)能很清楚，本發(fā)明可以脫離其中某些具體細(xì)節(jié)而實(shí)施。 另外，為了使本發(fā)明的主題清晰，并未對(duì)所涉及到的本領(lǐng)域公知的方法、流程、組件和電路 進(jìn)行 具體描述。圖1、圖2和圖3示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的軌對(duì)軌運(yùn)算放大器電路圖。其 中，圖1中的端口 102和104為運(yùn)算放大器的輸入端口，圖3中的端口 106為運(yùn)算放大器的 輸出端口。端口 102和104中的一個(gè)被指定為同相輸入端，另一個(gè)則被指定為反相輸入端。 在圖1、圖2和圖3所示的具體實(shí)施例中，輸入端口 102為同相輸入端，而輸入端口 104為反 相輸入端。圖1、圖2和圖3分別示出了一個(gè)具體實(shí)施例的一部分，它們共同組成一個(gè)實(shí)施例。 圖1、圖2和圖3之間通過(guò)字母“A”、“B”、“C”和“D”表示電氣連接關(guān)系。如圖1中的結(jié)點(diǎn) “A”和圖2中的“A”點(diǎn)連接，圖1中的“B”和圖2中的“B”點(diǎn)連接，依次類(lèi)推。圖1所示電路可被視為運(yùn)算放大器的輸入級(jí)或者輸入級(jí)的一部分。該電路作為軌對(duì) 軌跨導(dǎo)放大器，將輸入端口 102和104間的差分電壓轉(zhuǎn)換為結(jié)點(diǎn)A和結(jié)點(diǎn)B間的差分電流。圖1中的電路包含差分對(duì)管108和110以及差分對(duì)管112和114。輸入端口 102連 接至NPN晶體管108和PNP晶體管114的基極，而輸入端口 104則連接至NPN晶體管110和 PNP晶體管112的基極。NPN晶體管108和110的集電極均連接至電源端116 (Vrc)，它們形 成電壓跟隨器，分別使得晶體管108和110的射極電壓跟隨輸入端口 102和104處的電壓。晶體管118和120用于阻抗變換，以分別使得從PNP晶體管118的集電極看進(jìn)去 的阻抗比從NPN晶體管108的射極看進(jìn)去的阻抗大，而從PNP晶體管120的集電極看進(jìn)去 的阻抗比從NPN晶體管110的射極看進(jìn)去的阻抗大。這樣，差分對(duì)管108和110以及晶體 管118和120不會(huì)在結(jié)點(diǎn)122和124處引入電阻，可以起到隔離前后級(jí)電路的作用。晶體管118的基極由PNP晶體管126和電流源130 —起進(jìn)行偏置，而晶體管120的 基極由PNP晶體管128和電流源130 —起進(jìn)行偏置。在圖1所示實(shí)施例中，電流源130為 電流阱，從晶體管126和128的基極吸收電流。晶體管126和128像二極管那樣連接，其基 極彼此互連，其集電極也彼此互連，并且其基極和集電極均連接至電流源130。晶體管126 和128的射極分別連接至晶體管118和120的射極。這樣，晶體管118和120的基極被偏 置，晶體管118和120的大信號(hào)集電極電流分別受晶體管126、128相對(duì)于晶體管118和120 的器件規(guī)格控制，同時(shí)也受電流源130的大小控制。PNP晶體管112和114的射極分別由電流源132和134進(jìn)行偏置。對(duì)于圖1所示 實(shí)施例，電流源132和134提供等量電流。晶體管112和114的集電極分別連接至結(jié)點(diǎn)122 和124。這樣，結(jié)點(diǎn)122處的電流為晶體管112和118的集電極電流之和，結(jié)點(diǎn)124處的電 流為晶體管114和120的集電極電流之和。圖1所示電路的輸入輸出跨導(dǎo)關(guān)系可以用多種形式表示。其中一種形式是考慮輸 入信號(hào)和輸出信號(hào)關(guān)于各自共模信號(hào)的變化。一對(duì)信號(hào)的共模信號(hào)為該對(duì)信號(hào)的算術(shù)平均值，其差模信號(hào)為該對(duì)信號(hào)的差值。這樣，若分別用& 和&表示輸入結(jié)點(diǎn)102和104間的 差模輸入電壓和共模輸入電壓，則輸入結(jié)點(diǎn)102處的電壓為&,輸入結(jié)點(diǎn)104處的
電壓為；若分別用和，表示結(jié)點(diǎn)122和124間的差模輸出電流和共模輸出電流，Vin+△in/2
則流入結(jié)點(diǎn)122處的電流為I+△/2流入結(jié)點(diǎn)124的電流為I-△/2。共模輸出電流j的大 小由圖1中的晶體管、電流源和共模輸入電壓&共同決定。差模輸出電流A|和差模輸入電壓之間的關(guān)系可以用線性關(guān)系式& =如 表示，其中，為跨導(dǎo)增益，其值取決于圖1所示電路中晶體管對(duì)的特征參數(shù)。該表達(dá)式假 定每對(duì)晶體管對(duì)中的晶體管完全匹配。亦即，晶體管108和110彼此匹配，它們具有相同的 跨導(dǎo)。類(lèi)似地，晶體管112和114、晶體管118和120以及晶體管126和128也彼此匹配。 應(yīng)當(dāng)理解，理論上，輸入輸出關(guān)系并非完全呈線性，但在實(shí)際應(yīng)用中，上述線性關(guān)系式已經(jīng) 能很好地反應(yīng)該實(shí)施例中的輸入輸出關(guān)系。通過(guò)采用差分對(duì)管108和110作為差分對(duì)管112和114的互補(bǔ)晶體管，圖1所示
電路能夠進(jìn)行軌對(duì)軌工作。如果輸入端口 102和104間的共模輸入電壓&接近接地端137
處的地電壓，則對(duì)于差分對(duì)管108和110來(lái)說(shuō)，沒(méi)有足夠的余量使其正常工作，而差分對(duì)管
112和114仍可正常工作；反之，如果輸入端口 102和104間的共模輸入電壓&接近電源端
116 (Vee)處的電壓，則對(duì)于差分對(duì)管112和114來(lái)說(shuō)，沒(méi)有足夠的余量使其正常工作，而差 分對(duì)管108和110仍可正常工作。可見(jiàn)，本發(fā)明提出的軌對(duì)軌輸入級(jí)電路使得運(yùn)算放大器 能在接地端電壓和電源端電壓范圍內(nèi)進(jìn)行工作，提高了其動(dòng)態(tài)工作范圍。參看圖2，圖1和圖2中的符號(hào)“A”和“B”表示晶體管138的射極和電阻器139均 連接至結(jié)點(diǎn)122，晶體管140的射極和電阻器141均連接至結(jié)點(diǎn)124。用、表示由電流源142提供的電流。對(duì)于圖2所示的具體實(shí)施例，晶體管138和 140彼此匹配，電阻器139和141相同，負(fù)載電阻器144和146也相同。這樣，由于電路的對(duì)
稱(chēng)性，流經(jīng)電阻器139和141的電流基本相等，均為/ + ；流經(jīng)電阻器144的電流為l0/2-△，其方向?yàn)榱飨蚪Y(jié)點(diǎn)148的方向；流經(jīng)電阻器146的電流為l0/2+△其方向?yàn)榱飨蚪Y(jié)點(diǎn)150的 方向。亦即，小信號(hào)電流向結(jié)點(diǎn)148方向流經(jīng)電阻器144，小信號(hào)電流&向結(jié)點(diǎn)150方 向流經(jīng)電阻器146。用/ ￡表示負(fù)載電阻器144和146的電阻值,△r表示結(jié)點(diǎn)148和150間的差模電壓，
則結(jié)點(diǎn)148和150處的小信號(hào)電壓分別為-△v/2和-△v/2。用上述小信號(hào)電流表示差模電壓
<formula>formula see original document page 12</formula>(1)
圖2所示電路可以看作運(yùn)算放大器的中間級(jí)，其輸入端口為“A”和“B”，輸出端口為結(jié)點(diǎn)204和206，分別標(biāo)記為“C”和“D”。輸入端口 “A”和“B”的輸入信號(hào)為前述差模輸出電 流Ai,輸出端口 “C”和“D”的輸出信號(hào)為電流信號(hào)。圖2所示運(yùn)算放大器中間級(jí)電路為一 電流放大器，其電流增益表示為免。該電流增益免的計(jì)算如下所述。兩個(gè)AB類(lèi)緩沖器和B2分別將結(jié)點(diǎn)150和148耦合到結(jié)點(diǎn)156和172。AB類(lèi)緩 沖器&包括晶體管152、154、186、188、160和200以及電流源158和190。其中電流源158 為晶體管152提供偏置電流，晶體管160為晶體管154提供偏置電流。電流源190為晶體 管186提供偏置電流，晶體管200為晶體管188提供偏置電流。AB類(lèi)緩沖器B2包括晶體管 164、168、192、194、162和202以及電流源170和202。其中電流源170為晶體管164提供 偏置電流，晶體管162為晶體管168提供偏置電流。電流源196為晶體管192提供偏置電 流，晶體管202為晶體管194提供偏置電流。另外，如圖所示，晶體管160和162組成上電 流鏡，晶體管200和202組成下電流鏡。上述兩個(gè)AB類(lèi)緩沖器Bi和B2使得運(yùn)算放大器在軌對(duì)軌工作時(shí)，結(jié)點(diǎn)172和156 處的電壓分別等于結(jié)點(diǎn)148和150處的電壓。這樣，結(jié)點(diǎn)172和156間的電壓差等于結(jié)點(diǎn) 148和150間的電壓差。因?yàn)榻Y(jié)點(diǎn)150和晶體管152的基極相連，晶體管152的射極和晶 體管154的基極相連，而晶體管154的射極連接至結(jié)點(diǎn)156，這樣，從結(jié)點(diǎn)150到晶體管152 的射極間升高的電壓被從晶體管154的基極到結(jié)點(diǎn)156間的降低的電壓所抵消，使得結(jié)點(diǎn) 150和結(jié)點(diǎn)156具有相同的電壓。同樣，結(jié)點(diǎn)148和172也具有相同的電壓。在圖2所示中間級(jí)電路中，電阻器182和184相同，電流源174和176彼此匹配， 從而使得流過(guò)電阻器182和184的電流相同，用企”’表示。在穩(wěn)定狀態(tài)下，即當(dāng)結(jié)點(diǎn)148和 150處的差模電壓為零時(shí)，結(jié)點(diǎn)172和156之間的差模電壓也為零，這樣，流過(guò)電阻器182和 184的電流& ’也為零。且由于這兩個(gè)AB類(lèi)緩沖器Bi和B2具有對(duì)稱(chēng)性，它們的上部分電路 和下部分電路提供等量的電流。當(dāng)結(jié)點(diǎn)148和150間的差模電壓不為零時(shí)，結(jié)點(diǎn)172和156 之間的差模電壓也不為零，AB類(lèi)緩沖器的上下部分電路提供的電流比穩(wěn)態(tài)時(shí)提供的電流要 大或者要小，這樣，流經(jīng)電阻器182和184的電流為也不為零。由于結(jié)點(diǎn)172和156間的 差模電壓等于結(jié)點(diǎn)148和150間的差模電壓，因此滿足
Ar = 2M:Re(2)
其中，為電阻器182和184的電阻值。聯(lián)合關(guān)系式(1)和(2)，圖2所示中間級(jí)電路的電流增益可表示為
= ⑶
或E
0 _Rl(4)
5； — Rn
由關(guān)系式⑶和("4)可見(jiàn)，通過(guò)選擇大的^可提高電流增益。將圖1所示輸入級(jí)電路
和圖2所示中間級(jí)電路連接起來(lái)，則輸入端口 ‘‘A”和‘‘B”與輸出端口 ‘‘C”和‘‘D”之間的輸
入輸出關(guān)系可表示為
== Srn^in (5)
D
其中，二 S^tSi = tfmf為圖1和圖2所示電路級(jí)聯(lián)的總增益。
a笠兩個(gè)AB類(lèi)緩沖器Bi和B2有效地將結(jié)點(diǎn)148和150間的差模電壓轉(zhuǎn)換成結(jié)點(diǎn) 172和156間的差模電流& ，該電流被由晶體管160和162組成的上電流鏡和由晶體管200
13和202組成的下電流鏡鏡像。因此，C點(diǎn)和D點(diǎn)處的電壓將根據(jù)的正負(fù)而降低或升高。當(dāng)也·為正，結(jié)點(diǎn)172處的電壓升高，結(jié)點(diǎn)156處的電壓降低，電流通過(guò)電阻器182 和184從結(jié)點(diǎn)172流向結(jié)點(diǎn)156，這樣，晶體管200提供的電流更大。該電流被由晶體管200 和202組成的下電流鏡鏡像，因此，晶體管202提供的電流也更大，電流由輸出級(jí)流進(jìn)輸出 端D，206處電壓降低。同樣，電流由輸出級(jí)流進(jìn)輸出端C，204電壓降低。當(dāng)徹，為負(fù)，結(jié)點(diǎn)172處的電壓降低，結(jié)點(diǎn)156處的電壓升高，電流通過(guò)電阻器182 和184從結(jié)點(diǎn)156流向結(jié)點(diǎn)172，這樣，晶體管160提供的電流更大。該電流被由晶體管160 和162組成的上電流鏡鏡像，因此，晶體管162提供的電流也更大，電流由輸出端C流向輸 出級(jí)，204處電壓升高。同樣，電流由輸出端D流向輸出級(jí)，206處電壓升高。
為確保運(yùn)算放大器正常工作，例如，要使運(yùn)算放大器的性能基本上和工藝變化無(wú) 關(guān)，則結(jié)點(diǎn)148和150間的共模電壓不能擺動(dòng)較大，對(duì)于一恒定的共模輸出電流|，結(jié)點(diǎn)148 和150間的共模電壓應(yīng)基本保持恒定。對(duì)晶體管138和140的基極進(jìn)行偏置，以使結(jié)點(diǎn)148 和150處的共模電壓保持在一個(gè)有效范圍內(nèi)，以確保表達(dá)式(1)對(duì)于運(yùn)算放大器的軌對(duì)軌 工作模式來(lái)說(shuō)基本成立。該性能可以通過(guò)一負(fù)反饋環(huán)路實(shí)現(xiàn)。接下來(lái)將介紹用于設(shè)定結(jié)點(diǎn)148和150間共模電壓的負(fù)反饋環(huán)路。電流源174和
176彼此匹配，為肖特基二極管178提供偏置電流。由于電流源174饋入結(jié)點(diǎn)180的電流和
從結(jié)點(diǎn)180流入電流源176的電流量相等，因而流經(jīng)電阻器182和184的電流量也相等，其
大小取決于結(jié)點(diǎn)156和172間的電壓差。因此，結(jié)點(diǎn)180處的電壓為結(jié)點(diǎn)156和172兩處
電壓的算術(shù)平均值，亦即結(jié)點(diǎn)150和148的共模電壓，用F表示。設(shè)接地端137處的電勢(shì)為
零，將電阻器141上的壓降，晶體管140的基極發(fā)射極電壓以及肖特基二極管178正偏時(shí)的
壓降相加，得到如下關(guān)系式
,,{, /α\ τ, (6) ι: = ||' + — }/ + Iss- + tjc k 2 ‘
其中，R為電阻器141的電阻器值,FS￡為晶體管140的基極發(fā)射極電壓且為肖特基 二極管178上的正向壓降。由關(guān)系式(5)可見(jiàn)，對(duì)于由圖1所示輸入級(jí)電路提供給圖2所示中間級(jí)電路的恒 定共模電流/，結(jié)點(diǎn)148和150間的共模電壓F為一恒定值。上述反饋環(huán)路可以認(rèn)為是從結(jié) 點(diǎn)180到結(jié)點(diǎn)148和150的路徑，該路徑經(jīng)過(guò)肖特基二極管178到達(dá)晶體管138和140的基 極。應(yīng)當(dāng)注意，晶體管186和188以及電流源190 —起構(gòu)成緩沖器，以使得結(jié)點(diǎn)156處的電 壓跟隨結(jié)點(diǎn)150處的電壓。類(lèi)似地，晶體管192和194以及電流源196 —起構(gòu)成緩沖器，以 使得結(jié)點(diǎn)172處的電壓跟隨結(jié)點(diǎn)148處的電壓。這些緩沖器也是所述反饋環(huán)路的一部分。為了判斷上述反饋環(huán)路為一負(fù)反饋環(huán)路，在結(jié)點(diǎn)148和150處的電壓上分別加上 一正的微擾，以使共模電壓F上也加上一正的微擾。這將使得結(jié)點(diǎn)156和172處的電壓增 大，因而使得結(jié)點(diǎn)180處的電壓也增大。這樣，晶體管138和140的基極電壓將增大，從而 使得結(jié)點(diǎn)148和150上的電壓降低，因而消弱了上述正微擾。上述分析表明所述反饋環(huán)路 為一負(fù)反饋環(huán)路。2所示中間級(jí)電路提高了運(yùn)算放大器的電路增益，同時(shí)，還提高了其轉(zhuǎn)換 速率。
在一些實(shí)施例中，由晶體管160和162構(gòu)成電流鏡和由由晶體管200和202構(gòu)成的電 流鏡相匹配。同樣，電流源158、170、190和196也兩兩匹配。
圖3為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的輸出驅(qū)動(dòng)級(jí)。為便于對(duì)圖3所示輸出驅(qū)動(dòng)級(jí)電 路進(jìn)行描述，認(rèn)為運(yùn)算放大器工作在靜態(tài)模式。在該模式下，輸入端口 102處的電壓等于輸 入端口 104處的電壓，因而圖2所示中間級(jí)電路既不為圖3所示驅(qū)動(dòng)級(jí)電路提供電流，也不 從驅(qū)動(dòng)級(jí)電路吸收電流。參看圖3，電流源302對(duì)晶體管304進(jìn)行偏置，晶體管304和306的基極彼此互連 形成電流鏡且晶體管304和306的基極電流流經(jīng)晶體管308。晶體管310和電流源312形 成電壓跟隨器，使得結(jié)點(diǎn)314處的電壓跟隨結(jié)點(diǎn)316處的電壓。為簡(jiǎn)化對(duì)圖3所示輸出驅(qū) 動(dòng)級(jí)電路的描述，假定圖3中所有晶體管均具有相同的正向壓降1>，即所有NPN晶體管的基 極發(fā)射極電壓&等于冷，所有PNP晶體管的基極發(fā)射極電壓等于-片。應(yīng)當(dāng)注意，結(jié)點(diǎn) 314處的電壓等于結(jié)點(diǎn)316處的電壓減去1>，同樣，由于晶體管308的基極連接至結(jié)點(diǎn)314， 結(jié)點(diǎn)318處的電壓等于結(jié)點(diǎn)314處的電壓加上1>。因此，結(jié)點(diǎn)318處的電壓等于結(jié)點(diǎn)316處 的電壓。結(jié)點(diǎn)314處的電壓對(duì)晶體管320的基極進(jìn)行偏置，使得結(jié)點(diǎn)322處的電壓等于結(jié) 點(diǎn)316和318處的電壓。用表示電源端324處的電壓，在靜態(tài)工作模式下，結(jié)點(diǎn)316、318以及322處的 電壓均等于Fce - Iy,晶體管320的基極電壓等于Fcc - 2&。
圖3中的下面部分電路是上面部分電路的對(duì)偶電路，即，兩部分電路的結(jié)構(gòu)相似，其 包含的晶體管的類(lèi)型相反。電流源326對(duì)晶體管328進(jìn)行偏置，晶體管328和330的基極彼 此互連形成電流鏡。電流源331和晶體管332形成電壓跟隨器。晶體管334為晶體管328和 330提供偏置電流。結(jié)點(diǎn)336處的電壓對(duì)晶體管338的基極進(jìn)行偏置。設(shè)接地端340處的電 壓為0;仍然，為了簡(jiǎn)化描述，認(rèn)為圖3所示下面部分電路中的所有晶體管的正向壓降均為 這樣，結(jié)點(diǎn)342、344以及346處的電壓也均為l'F,晶體管338的基極電壓等于2 >。圖3中的電路具有對(duì)稱(chēng)性，其上面部分電路和下面部分電路中的晶體管具有相同 的規(guī)格參數(shù)。實(shí)際上，晶體管306的尺寸參數(shù)可能比晶體管304的尺寸參數(shù)大，以便為晶體 管304提供更大的電流。同樣地，在實(shí)際應(yīng)用中，晶體管330的尺寸參數(shù)可能比晶體管328 的尺寸參數(shù)大，以便為晶體管328提供更大的電流。由晶體管306提供的電流流入晶體管320、334以及338。類(lèi)似地，由晶體管330提 供的電流流入晶體管338、308以及320。晶體管308和334僅提供基極電流，其值相對(duì)于由 晶體管320和338提供的電流來(lái)說(shuō)較小，因此，在接下來(lái)的討論中，由晶體管308和334提 供的電流可以忽略不計(jì)。在某些具體實(shí)施例中，由于電路具有對(duì)稱(chēng)性，晶體管306提供的電 流一半流入晶體管338，另一半流入晶體管320。類(lèi)似地，晶體管330提供的電流一半流入 晶體管338，另一半流入晶體管320。這樣，流經(jīng)晶體管320和306的電流分別和流經(jīng)晶體 管338和330的電流幅值相等。結(jié)點(diǎn)322和346處的電壓對(duì)晶體管348和350進(jìn)行偏置， 因此，晶體管348和350均導(dǎo)通。上述描述均基于圖3所示驅(qū)動(dòng)級(jí)的靜態(tài)工作模式?，F(xiàn)在，考慮輸入端口 102處的 電壓大于輸入端口 104處的電壓的情形。此時(shí)，結(jié)點(diǎn)148處的電壓大于結(jié)點(diǎn)150處的電壓， 使得圖2所示的中間級(jí)電路將從圖3所示電路的“C”點(diǎn)吸收電流Δ '至結(jié)點(diǎn)204。這樣，結(jié)點(diǎn) 322處的電壓將減小。由于結(jié)點(diǎn)322處的電壓等于晶體管320的射極電壓，結(jié)點(diǎn)322處的 電壓減小將使得晶體管320關(guān)斷，從而不再為結(jié)點(diǎn)346提供電流。然而，晶體管330仍將繼 續(xù)提供電流。結(jié)果，晶體管330將繼續(xù)從晶體管350的基極以及晶體管338吸收電流，而晶體管338從晶體管348的基極吸收電流。類(lèi)似地，圖2所示的中間級(jí)電路還將從圖3所示 電路的“D”點(diǎn)吸收電流Δ '至結(jié)點(diǎn)206。這樣，結(jié)點(diǎn)206處的電壓將減小。因此，晶體管348 和350的基極電壓降迅速減小，這將使得晶體管350被關(guān)斷，而晶體管348被強(qiáng)行導(dǎo)通。結(jié) 果，驅(qū)動(dòng)級(jí)電路將輸出適當(dāng)?shù)碾娏髦凛敵龆丝?106。3所示電路為運(yùn)算放大器提供軌對(duì)軌輸 出，有效地控制了靜態(tài)電流，同時(shí)還提高了運(yùn)算放大器的轉(zhuǎn)換速率。在某些應(yīng)用場(chǎng)合，輸出 端口 106接容性負(fù)載，由于驅(qū)動(dòng)級(jí)電路驅(qū)動(dòng)旁路晶體管以對(duì)負(fù)載進(jìn)行調(diào)節(jié)，這樣，輸出端口 106處的容性負(fù)載將被快速充電。對(duì)于輸入端口 102處的電壓小于輸入端口 104處的電壓的情形，關(guān)于圖3所示驅(qū) 動(dòng)級(jí)電路的討論和上述討論類(lèi)似，但此時(shí)，圖2所示中間級(jí)電路提供電流晶體管350被 強(qiáng)行導(dǎo)通，而晶體管348則被快速關(guān)斷。這樣，驅(qū)動(dòng)級(jí)電路從輸 出端口 106吸收適當(dāng)?shù)碾娏?至接地端。因此，輸出端口 106處的容性負(fù)載將被快速放電。關(guān)于上述內(nèi)容，顯然本發(fā)明的很多其他改型和更動(dòng)也是可行的。這里應(yīng)該明白， 在隨附的權(quán)利要求書(shū)所涵蓋的保護(hù)范圍內(nèi)，本發(fā)明可以應(yīng)用此處沒(méi)有具體描述的技術(shù)而實(shí) 施。當(dāng)然還應(yīng)該明白，由于上述內(nèi)容之涉及本發(fā)明的最佳具體實(shí)施例，所以還可以進(jìn)行許多 改型而不偏離隨附的權(quán)利要求所涵蓋的本發(fā)明的精神和保護(hù)范圍。由于公開(kāi)的僅是最佳實(shí) 施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可推斷出不同的改型而不偏離由隨附的權(quán)利要求所定義的分發(fā) 明的精神和保護(hù)范圍。例如，附圖1、2和3所示的輸入級(jí)、中間級(jí)和輸出級(jí)可以獨(dú)立于彼此 進(jìn)行工作。應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明所稱(chēng)的“Α連接至B”意指A和B彼此互連以使其電勢(shì)相等，其中 A和B可以是結(jié)點(diǎn)或者器件端子以及其他類(lèi)似物。例如，A和B可以通過(guò)互連線，如傳輸線 相連接。在集成電路技術(shù)中，互連線可能非常短以致使其能夠和器件自身的尺寸參數(shù)相比。 例如，兩個(gè)晶體管的基極可以通過(guò)多晶硅或者銅互連線相連接，其中多晶硅或者銅互連線 的長(zhǎng)度可和基極的空間維度相比。又例如，A和B可以通過(guò)開(kāi)關(guān)如傳輸門(mén)相連接，以使得當(dāng) 開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)，A和B的電勢(shì)相等。還應(yīng)當(dāng)理解，此處及下述描述中的A和B不同于本發(fā)明具 體實(shí)施例中的端口 “Α”和“B”或者結(jié)點(diǎn)“Α”和“B”。應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明所稱(chēng)的“Α耦合至B”可以意指A和B彼此互連以使其電勢(shì)相等， 還可以意指A和B雖然沒(méi)有彼此互連以使其電勢(shì)相等，但A和B間通過(guò)器件或者電路而相 連接。此處的器件或電路可以包括有源電路元件或者無(wú)源電路元件，其中所述無(wú)源電路元 件可以是分布參數(shù)元件或者集總參數(shù)元件。例如，A可以連接至一電路元件，該電路元件還 連接至B。應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明所稱(chēng)“電流源”可以意指電流源或者電流阱。與此類(lèi)似，本發(fā)明 所稱(chēng)“提供電流”可以意指電流流出或者電流流入。還應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明中的各個(gè)電路器件或者模塊，如電流鏡，放大器等可能是一個(gè) 更大電路中的一部分，所述各個(gè)電路器件或者模塊可能包括開(kāi)關(guān)以使得所述電路器件或者 模塊在更大的電路中使能或者不使能。此時(shí)，所述電路器件或者模塊仍然被視為連接至所 述的更大電路。
權(quán)利要求
一種運(yùn)算放大器，其特征在于，所述運(yùn)算放大器包括電源端；接地端；輸入級(jí)，所述輸入級(jí)使所述運(yùn)算放大器進(jìn)行軌對(duì)軌工作；中間級(jí)，所述中間級(jí)連接至所述輸入級(jí)；以及輸出級(jí)，所述輸出級(jí)連接至所述中間級(jí)。
2.如權(quán)利要求1所述的運(yùn)算放大器，其特征在于，所述輸入級(jí)包括第一輸入端以及第 二輸入端；第一輸出端以及第二輸出端；第一輸入NPN晶體管，所述第一輸入NPN晶體管包 括基極、集電極以及射極且所述基極連接至所述第一輸入端，所述集電極連接至所述電源 端；第一輸入PNP晶體管，所述第一輸入PNP晶體管包括基極、集電極以及射極且所述基極 連接至所述第一輸入端，所述集電極連接至所述第二輸出端；第二輸入NPN晶體管，所述第 二輸入NPN晶體管包括基極、集電極以及射極且所述基極連接至所述第二輸入端，所述集 電極連接至所述電源端；以及第二輸入PNP晶體管，所述第二輸入PNP晶體管包括基極、集 電極以及射極且所述基極連接至所述第二輸入端，所述集電極連接至所述第一輸出端。
3.如權(quán)利要求2所述的運(yùn)算放大器，其特征在于，所述輸入級(jí)還包括第一PNP晶體管，所述第一PNP晶體管包括基極、集電極以及射極且所述射極連接至所 述第一輸入NPN晶體管的射極，所述集電極連接至所述第一輸出端；以及第二PNP晶體管，所述第二PNP晶體管包括基極、集電極以及射極且所述射極連接至所 述第二輸入NPN晶體管的射極，所述集電極連接至所述第二輸出端，所述基極連接至所述 第一 PNP晶體管的基極。
4.如權(quán)利要求3所述的運(yùn)算放大器，其特征在于，所述輸入級(jí)還包括第三PNP晶體管，所述第三PNP晶體管包括基極、集電極以及射極且所述射極連接至所 述第一輸入NPN晶體管的射極，所述集電極連接至所述第三PNP晶體管的基極，所述基極連 接至所述第一 PNP晶體管的基極；以及第四PNP晶體管，所述第四PNP晶體管包括基極、集電極以及射極且所述射極連接至所 述第二輸入NPN晶體管的射極，所述集電極連接至所述第三PNP晶體管的集電極，所述基極 連接至所述第一 PNP晶體管的基極。
5.如權(quán)利要求4所述的運(yùn)算放大器，其特征在于，所述輸入級(jí)還包括第一電流源，所述第一電流源連接至所述第三PNP晶體管和所述第四PNP晶體管的集 電極。
6.如權(quán)利要求5所述的運(yùn)算放大器，其特征在于，所述輸入級(jí)還包括第二電流源，所述第二電流源連接至所述第二 PNP晶體管的射極；以及第三電流源，所述第三電流源連接至所述第一輸入PNP晶體管的射極。
7.如權(quán)利要求廣6之一所述的運(yùn)算放大器，其特征在于，所述中間級(jí)包括第一中間級(jí)輸入NPN晶體管，所述第一中間級(jí)輸入NPN晶體管包括基極、集電極以及射 極且所述射極連接至所述第一輸出端口；第二中間級(jí)輸入NPN晶體管，所述第二中間級(jí)輸入NPN晶體管包括基極、集電極以及射 極且所述基極連接至所述第一中間級(jí)輸入NPN晶體管的基極，所述射極連接至所述第二輸 出端口 ；第一結(jié)點(diǎn)，第二結(jié)點(diǎn)以及第三結(jié)點(diǎn)；第一 AB緩沖器，所述第一 AB緩沖器將所述第一中間級(jí)輸入NPN晶體管的集電極連接 至所述第一結(jié)點(diǎn)；第二 AB緩沖器，所述第二 AB緩沖器將所述第二中間級(jí)輸入NPN晶體管的集電極連接 至所述第二結(jié)點(diǎn)；第一電阻器，所述第一電阻器具有第一端口和第二端口且所述第一端口連接至所述第 一結(jié)點(diǎn)，所述第二端口連接至所述第三結(jié)點(diǎn)；以及第二電阻器，所述第二電阻器具有第一端口和第二端口且所述第一端口連接至所述第 二結(jié)點(diǎn)，所述第二端口連接至所述第三結(jié)點(diǎn)。
8.如權(quán)利要求7所述的運(yùn)算放大器，其特征在于，所述中間級(jí)還包括 第一中間級(jí)電流源，所述第一中間級(jí)電流源連接至所述第三結(jié)點(diǎn)；二極管，所述二極管具有陽(yáng)極和陰極且所述陽(yáng)極連接至所述第三結(jié)點(diǎn)，所述陰極連接 至所述第一中間級(jí)輸入NPN晶體管的基極；以及第二中間級(jí)電流源，所述第二中間級(jí)電流源連接至所述二極管的陰極。
9.如權(quán)利要求8所述的運(yùn)算放大器，其特征在于， 所述第一 AB緩沖器包括第一 PNP晶體管，所述第一 PNP晶體管包括基極、集電極以及射極且所述基極連接至所 述第一中間級(jí)輸入NPN晶體管的集電極；第一 NPN晶體管，所述第一 NPN晶體管包括基極、集電極以及射極且所述基極連接至所 述第一 AB緩沖器的第一 PNP晶體管，所述射極連接至所述第一結(jié)點(diǎn)；第二 NPN晶體管，所述第二 NPN晶體管包括基極、集電極以及射極且所述基極連接至所 述第一中間級(jí)輸入NPN晶體管的集電極；以及第二PNP晶體管，所述第二PNP晶體管包括基極、集電極以及射極且所述基極連接至所 述第一 AB緩沖器的第二 NPN晶體管的射極，所述射極連接至所述第一結(jié)點(diǎn)；以及 所述第二 AB緩沖器包括第一PNP晶體管，所述第一PNP晶體管包括基極、集電極以及射極且所述基極連接至所 述第二中間級(jí)輸入NPN晶體管的集電極；第一 NPN晶體管，所述第一 NPN晶體管包括基極、集電極以及射極且所述基極連接至所 述第二 AB緩沖器的第一 PNP晶體管，所述射極連接至所述第二結(jié)點(diǎn)；第二 NPN晶體管，所述第二 NPN晶體管包括基極、集電極以及射極且所述基極連接至所 述第二中間級(jí)輸入NPN晶體管的集電極；以及第二PNP晶體管，所述第二PNP晶體管包括基極、集電極以及射極且所述基極連接至所 述第二 AB緩沖器的第二 NPN晶體管的射極，所述射極連接至所述第二結(jié)點(diǎn)。
10.如權(quán)利要求1或7所述的運(yùn)算放大器，其特征在于，所述輸出級(jí)包括 輸出端；輸出級(jí)PNP驅(qū)動(dòng)晶體管，所述輸出級(jí)PNP驅(qū)動(dòng)晶體管包括基極、集電極以及射極且所述 射極連接至所述電源端，所述基極連接至所述第一 AB緩沖器的第一 NPN晶體管的集電極， 所述集電極連接至所述輸出端；輸出級(jí)NPN驅(qū)動(dòng)晶體管，所述輸出級(jí)NPN驅(qū)動(dòng)晶體管包括基極、集電極以及射極且所述 射極連接至所述接地端，所述基極連接至所述第一 AB緩沖器的第二 PNP晶體管的集電極， 所述集電極連接至所述輸出端；第一輸出級(jí)PNP晶體管，所述第一輸出級(jí)PNP晶體管包括基極、集電極以及射極且所述射極連接至所述電源端，所述集電極連接至所述第一 AB緩沖器的第一 NPN晶體管的集電 極；第二輸出級(jí)PNP晶體管，所述第二輸出級(jí)PNP晶體管包括基極、集電極以及射極且所述 射極連接至所述第一 AB緩沖器的第一NPN晶體管的集電極，所述集電極連接至所述第一 AB 緩沖器的第二 PNP晶體管的集電極；第一輸出級(jí)NPN晶體管，所述第一輸出級(jí)NPN晶體管包括基極、集電極以及射極且所 述射極連接至所述接地端，所述集電極連接至所述第一 AB緩沖器的第二 PNP晶體管的集電 極；以及第二輸出級(jí)NPN晶體管，所述第二輸出級(jí)NPN晶體管包括基極、集電極以及射極且所述 射極連接至所述第一 AB緩沖器的第二 PNP晶體管的集電極，所述集電極連接至所述第一 AB 緩沖器的第一 NPN晶體管的集電極。
11.權(quán)利要求10所述的運(yùn)算放大器，其特征在于，所述輸出級(jí)包括第三輸出級(jí)PNP晶體管，所述第三輸出級(jí)PNP晶體管包括基極、集電極以及射極且所述 射極連接至所述電源端，所述基極連接至所述第一輸出級(jí)PNP晶體管的基極；第四輸出級(jí)PNP晶體管，所述第四輸出級(jí)PNP晶體管包括基極、集電極以及射極且所述 射極連接至所述第一輸出級(jí)PNP晶體管的基極，所述基極連接至所述第二輸出級(jí)PNP晶體 管的基極，所述集電極連接至所述第一 AB類(lèi)緩沖器的第二 PNP晶體管的集電極；第一電壓跟隨器，所述第一電壓跟隨器連接至第三輸出級(jí)PNP晶體管和第四輸出級(jí) PNP晶體管，所述第三輸出級(jí)PNP晶體管的集電極具有集電極電壓，所述第四輸出級(jí)PNP晶 體管的基極具有基極電壓，所述第四輸出級(jí)PNP晶體管的基極電壓跟隨所述第三輸出級(jí) PNP晶體管的集電極電壓；第三輸出級(jí)NPN晶體管，所述第三輸出級(jí)NPN晶體管包括基極、集電極以及射極且所述 射極連接至所述接地端，所述基極連接至所述第一輸出級(jí)NPN晶體管的基極；第四輸出級(jí)NPN晶體管，所述第四輸出級(jí)NPN晶體管包括基極、集電極以及射極且所述 射極連接至所述第一輸出級(jí)NPN晶體管的基極，所述基極連接至所述第二輸出級(jí)NPN晶體 管的基極，所述集電極連接至所述第一 AB類(lèi)緩沖器的第一 NPN晶體管的集電極；以及第二電壓跟隨器，所述第二電壓跟隨器連接至第三輸出級(jí)NPN晶體管和第四輸出級(jí) NPN晶體管，所述第三輸出級(jí)NPN晶體管的集電極分別具有集電極電壓，所述第四輸出級(jí) NPN晶體管的基極具有基極電壓，所述第四輸出級(jí)NPN晶體管的基極電壓跟隨所述第三輸 出級(jí)NPN晶體管的集電極電壓。
12.一種運(yùn)算放大器輸入級(jí)電路，其特征在于，包括 電源端；第一輸入端以及第二輸入端； 第一輸出端以及第二輸出端；第一輸入NPN晶體管，所述第一輸入NPN晶體管包括基極、集電極以及射極且所述基極 連接至所述第一輸入端，所述集電極連接至所述電源端；第一輸入PNP晶體管，所述第一輸入PNP晶體管包括基極、集電極以及射極且所述基極 連接至所述第一輸入端，所述集電極連接至所述第二輸出端；第二輸入NPN晶體管，所述第二輸入NPN晶體管包括基極、集電極以及射極且所述基極連接至所述第二輸入端，所述集電極連接至所述電源端；以及第二輸入PNP晶體管，所述第二輸入PNP晶體管包括基極、集電極以及射極且所述基極 連接至所述第二輸入端，所述集電極連接至所述第一輸出端。
13.如權(quán)利要求12所述的電路，其特征在于，所述運(yùn)算放大器輸入級(jí)電路還包括 第一PNP晶體管，所述第一PNP晶體管包括基極、集電極以及射極且所述射極連接至所述第一輸入NPN晶體管的射極，所述集電極連接至所述第一輸出端；以及第二PNP晶體管，所述第二PNP晶體管包括基極、集電極以及射極且所述射極連接至所 述第二輸入NPN晶體管的射極，所述集電極連接至所述第二輸出端，所述基極連接至所述 第一 PNP晶體管的基極。
14.如權(quán)利要求13所述的電路，其特征在于，所述運(yùn)算放大器輸入級(jí)電路還包括 第三PNP晶體管，所述第三PNP晶體管包括基極、集電極以及射極且所述射極連接至所述第一輸入NPN晶體管的射極，所述集電極連接至所述第三PNP晶體管的基極，所述基極連 接至所述第一 PNP晶體管的基極；以及第四PNP晶體管，所述第四PNP晶體管包括基極、集電極以及射極且所述射極連接至所 述第二輸入NPN晶體管的射極，所述集電極連接至所述第三PNP晶體管的集電極，所述基極 連接至所述第一 PNP晶體管的基極。
15.如權(quán)利要求14所述的電路，其特征在于，所述運(yùn)算放大器輸入級(jí)電路還包括 第一電流源，所述第一電流源連接至所述第三PNP晶體管和所述第四PNP晶體管的集電極。
16.如權(quán)利要求15所述的電路，其特征在于，所述運(yùn)算放大器輸入級(jí)電路還包括 第二電流源，所述第二電流源連接至所述第二 PNP晶體管的射極；以及第三電流源，所述第三電流源連接至所述第一輸入PNP晶體管的射極。
17.—種運(yùn)算放大器中間級(jí)電路，其特征在于，所述運(yùn)算放大器中間級(jí)電路包括 第一輸入端和第二輸入端；第一輸入NPN晶體管，所述第一輸入NPN晶體管包括基極、集電極以及射極且所述射極 連接至所述第一輸入端；第二輸入NPN晶體管，所述第二輸入NPN晶體管包括基極、集電極以及射極且所述基極 連接至所述第一輸入NPN晶體管的基極，所述射極連接至所述第二輸入端；第一結(jié)點(diǎn)，第二結(jié)點(diǎn)以及第三結(jié)點(diǎn)；第一 AB類(lèi)緩沖器，所述第一 AB類(lèi)緩沖器將所述第一輸入NPN晶體管的集電極連接至 所述第一結(jié)點(diǎn)；第二 AB類(lèi)緩沖器，所述第二 AB類(lèi)緩沖器將所述第二輸入NPN晶體管的集電極連接至 所述第二結(jié)點(diǎn)；第一電阻器，所述第一電阻器包括第一端口和第二端口且所述第一端口連接至所述第 一結(jié)點(diǎn)，所述第二端口連接至所述第三結(jié)點(diǎn)；以及第二電阻器，所述第二電阻器包括第一端口和第二端口且所述第一端口連接至所述第 二結(jié)點(diǎn)，所述第二端口連接至所述第三結(jié)點(diǎn)。
18.如權(quán)利要求17所述的電路，其特征在于，所述運(yùn)算放大器中間級(jí)電路還包括 第一電流源，所述第一電流源連接至所述第三結(jié)點(diǎn)；二極管，所述二極管具有陽(yáng)極和陰極且所述陽(yáng)極連接至所述第三結(jié)點(diǎn)，所述陰極連接 至所述第一輸入NPN晶體管的基極；以及第二電流源，所述第二電流源連接至所述二極管的陰極。
19.如權(quán)利要求17所述的電路，其特征在于， 所述第一 AB類(lèi)緩沖器包括第一 PNP晶體管，所述第一 PNP晶體管包括基極、集電極以及射極且所述基極連接至所 述第一輸入NPN晶體管的集電極；第一 NPN晶體管，所述第一 NPN晶體管包括基極、集電極以及射極且所述基極連接至所 述第一 AB類(lèi)緩沖器的第一 PNP晶體管，所述射極連接至所述第一結(jié)點(diǎn)；第二 NPN晶體管，所述第二 NPN晶體管包括基極、集電極以及射極且所述基極連接至所 述第一輸入NPN晶體管的集電極；以及第二 PNP晶體管，所述第二 PNP晶體管包括基極、集電極以及射極且所述基極連接至所 述第一 AB類(lèi)緩沖器的第二 NPN晶體管的射極，所述射極連接至所述第一結(jié)點(diǎn)；以及 所述第二 AB類(lèi)緩沖器包括第一PNP晶體管，所述第一PNP晶體管包括基極、集電極以及射極且所述基極連接至所 述第二輸入NPN晶體管的集電極；第一 NPN晶體管，所述第一 NPN晶體管包括基極、集電極以及射極且所述基極連接至所 述第二 AB類(lèi)緩沖器的第一 PNP晶體管，所述射極連接至所述第二結(jié)點(diǎn)；第二 NPN晶體管，所述第二 NPN晶體管包括基極、集電極以及射極且所述基極連接至所 述第二輸入NPN晶體管的集電極；以及第二PNP晶體管，所述第二PNP晶體管包括基極、集電極以及射極且所述基極連接至所 述第二 AB類(lèi)緩沖器的第二 NPN晶體管的射極，所述射極連接至所述第二結(jié)點(diǎn)。
20.如權(quán)利要求19所述的電路，其特征在于，所述運(yùn)算放大器中間級(jí)電路還包括 第一電流源，所述第一電流源連接至所述第三結(jié)點(diǎn)；二極管，所述二極管具有陽(yáng)極和陰極且所述陽(yáng)極連接至所述第三結(jié)點(diǎn)，所述陰極連接 至所述第一輸入NPN晶體管的基極；以及第二電流源，所述第二電流源連接至所述二極管的陰極。
21.如權(quán)利要求20所述的電路，其特征在于，所述運(yùn)算放大器中間級(jí)電路還包括 第三電流源；第三電阻，所述第三電阻將所述第三電流源連接至所述第一輸入NPN晶體管的集電 極；以及第四電阻，所述第四電阻將所述第三電流源連接至所述第二輸入NPN晶體管的集電極。
22.如權(quán)利要求21所述的電路，其特征在于，所述運(yùn)算放大器中間級(jí)電路還包括 第一電流鏡，所述第一電流鏡包括第一 PNP晶體管和第二 PNP晶體管，其中，所述第一PNP晶體管包括基極、集電極以及射極且所述集電極連接至所述第一 AB類(lèi)緩沖器的第一 NPN晶體管的集電極；所述第二 PNP晶體管包括基極、集電極以及射極且所述集電極連接至 所述第二 AB類(lèi)緩沖器的第一 NPN晶體管的集電極，所述基極連接至所述第一電流鏡的第一 PNP晶體管的基極以及所述第一電流鏡的第二 PNP晶體管的集電極；以及第二電流鏡，所述第二電流鏡包括第一 NPN晶體管和第二 NPN晶體管，其中，所述第一 NPN晶體管包括基極、集電極以及射極且所述集電極連接至所述第一 AB類(lèi)緩沖器的第二 PNP晶體管的集電極；所述第二 NPN晶體管包括基極、集電極以及射極且所述集電極連接至 所述第二 AB類(lèi)緩沖器的第二 PNP晶體管的集電極，所述基極連接至所述第二電流鏡的第一 NPN晶體管的基極以及所述第二電流鏡的第二 NPN晶體管的集電極。
23.如權(quán)利要求19所述的電路，其特征在于，所述運(yùn)算放大器中間級(jí)電路還包括 第一電流鏡，所述第一電流鏡包括第一 PNP晶體管和第二 PNP晶體管，其中，所述第一PNP晶體管包括基極、集電極以及射極且所述集電極連接至所述第一 AB類(lèi)緩沖器的第一 NPN晶體管的集電極；所述第二 PNP晶體管包括基極、集電極以及射極且所述集電極連接至 所述第二 AB類(lèi)緩沖器的第一 NPN晶體管的集電極，所述基極連接至所述第一電流鏡的第一 PNP晶體管的基極以及所述第一電流鏡的第二 PNP晶體管的集電極；以及第二電流鏡，所述第二電流鏡包括第一 NPN晶體管和第二 NPN晶體管，其中，所述第一 NPN晶體管包括基極、集電極以及射極且所述集電極連接至所述第一 AB類(lèi)緩沖器的第二 PNP晶體管的集電極；所述第二 NPN晶體管包括基極、集電極以及射極且所述集電極連接至 所述第二 AB類(lèi)緩沖器的第二 PNP晶體管的集電極，所述基極連接至所述第二電流鏡的第一 NPN晶體管的基極以及所述第二電流鏡的第二 NPN晶體管的集電極。
24.一種運(yùn)算放大器輸出級(jí)電路，其特征在于，所述運(yùn)算放大器輸出級(jí)電路包括 第一輸入端和第二輸入端；輸出端；電源端和接地端；PNP驅(qū)動(dòng)晶體管，所述PNP驅(qū)動(dòng)晶體管包括基極、集電極以及射極且所述射極連接至所 述電源端，所述基極連接至所述第一輸入端，所述集電極連接至所述輸出端；NPN驅(qū)動(dòng)晶體管，所述NPN驅(qū)動(dòng)晶體管包括基極、集電極以及射極且所述射極連接至所 述接地端，所述基極連接至所述第二輸入端，所述集電極連接至所述輸出端；第一PNP晶體管，所述第一PNP晶體管包括基極、集電極以及射極且所述射極連接至所 述電源端，所述集電極連接至所述第一輸入端；第二PNP晶體管，所述第二PNP晶體管包括基極、集電極以及射極且所述射極連接至所 述第一輸入端，所述集電極連接至所述第二輸入端；第一 NPN晶體管，所述第一 NPN晶體管包括基極、集電極以及射極且所述射極連接至所 述接地端，所述集電極連接至所述第二輸入端；以及第二 NPN晶體管，所述第二 NPN晶體管包括基極、集電極以及射極且所述射極連接至所 述第二輸入端，所述集電極連接至所述第一輸入端。
25.如權(quán)利要求24所述的運(yùn)算放大器，其特征在于，所述運(yùn)算放大器輸出級(jí)電路包括 第三PNP晶體管，所述第三PNP晶體管包括基極、集電極以及射極且所述射極連接至所述電源端，所述基極連接至所述第一 PNP晶體管的基極；第四PNP晶體管，所述第四PNP晶體管包括基極、集電極以及射極且所述射極連接至第 一 PNP晶體管的基極，所述基極連接至第二 PNP晶體管的基極，所述集電極連接至所述第二 輸入端；第一電壓跟隨器，所述第一電壓跟隨器連接至第三PNP晶體管和第四PNP晶體管，所述第三PNP晶體管的集電極具有集電極電壓，所述第四PNP晶體管的基極具有基極電壓，所述 第四PNP晶體管的基極電壓跟隨所述第三PNP晶體管的集電極電壓；第三NPN晶體管，所述第三NPN晶體管包括基極、集電極以及射極且所述射極連接至所 述接地端，所述基極連接至所述第一 NPN晶體管的基極；第四NPN晶體管，所述第四NPN晶體管包括基極、集電極以及射極且所述射極連接至所 述第一 NPN晶體管的基極，所述基極連接至所述第二 NPN晶體管的基極，所述集電極連接至 所述第一輸入端；以及第二電壓跟隨器，所述第二電壓跟隨器連接至第三NPN晶體管和第四NPN晶體管，所述 第三NPN晶體管的集電極具有集電極電壓，所述第四NPN晶體管的基極具有基極電壓，所述 第四NPN晶體管的基極電壓跟隨所述第三NPN晶體管的集電極電壓。
26.如權(quán)利要求25所述的運(yùn)算放大器，其特征在于，所述第一電壓跟隨器包括一個(gè)NPN晶體管，其中，所述NPN晶體管包括基極、集電極以 及射極且所述射極連接至所述第四PNP晶體管的基極，所述基極連接至所述第三PNP晶體 管的集電極，所述集電極連接至所述電源端；以及所述第二電壓跟隨器包括一個(gè)PNP晶體管，其中，所述PNP晶體管包括基極、集電極以 及射極且所述射極連接至所述第四PNP晶體管的基極，所述基極連接至所述第三NPN晶體 管的集電極，所述集電極連接至所述接地端。
27.如權(quán)利要求26所述的運(yùn)算放大器，其特征在于，所述第一電壓跟隨器包括第一電流源和第二電流源，其中，所述第一電流源連接至所 述第三PNP晶體管的集電極，所述第二電流源連接至所述第四PNP晶體管的基極；以及所述第二電壓跟隨器包括第一電流源和第二電流源，其中，所述第一電流源連接至所 述第三NPN晶體管的集電極，所述第二電流源連接至所述第四NPN晶體管的基極。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種運(yùn)算放大器，該運(yùn)算放大器能進(jìn)行軌對(duì)軌工作且具有較大的帶寬和較高的轉(zhuǎn)換速率。所述運(yùn)算放大器包括用于接收輸入差分電壓并提供跨導(dǎo)增益的輸入級(jí)、用于提供電流增益的中間級(jí)以及用于驅(qū)動(dòng)負(fù)載的輸出級(jí)。
文檔編號(hào)H03F3/45GK101834575SQ20101012049
公開(kāi)日2010年9月15日 申請(qǐng)日期2010年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月9日
發(fā)明者法爾胡德·莫拉維基 申請(qǐng)人:成都芯源系統(tǒng)有限公司