本發(fā)明涉及電子技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種電路運算放大系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

運算放大電路是很多模擬系統(tǒng)和混合信號系統(tǒng)中的重要組成部分，根據(jù)不同的應用需求運算放大器主要分為通用型、低電壓/低功耗型、高速型、高精度型，一般來說，高速型運算放大器主要用于通信設(shè)備、視頻系統(tǒng)以及測試與測量儀表等產(chǎn)品，低電壓/低功耗型運放主要面向手機等以電池供電的便攜式電子產(chǎn)品；高精度運放主要針對測試測量儀表、汽車電子以及工業(yè)控制系統(tǒng)等，通用型運算放大器幾乎適合任何需要添加簡單信號增益或調(diào)理功能的電子系統(tǒng)。由于單電源供電的運算放大電路會影響運算放大電路的輸入輸出電壓范圍，進而限制電路的動態(tài)范圍，導致信號失真，在一些特別的應用系統(tǒng)中，大多采用雙電源供電的運算放大電路，雙電源供電的運算放大電路的共模輸出電壓范圍應當與后級電路，如模數(shù)轉(zhuǎn)換器規(guī)定的輸入電壓范圍相匹配，由于運算放大電路的共模輸出電壓范圍隨電源電壓而變化，具體由正電源和負電源的算術(shù)平均值決定，現(xiàn)有系統(tǒng)中運算放大電路的電源電壓共模輸出電壓范圍不可調(diào)，給系統(tǒng)的功能實現(xiàn)帶來不便。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于，提供一種電路運算放大系統(tǒng)，解決以上技術(shù)問題；

本發(fā)明所解決的技術(shù)問題可以采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

一種電路運算放大系統(tǒng)，其中，包括,

一運算放大電路，連接一第一電源電壓和一第二電源電壓，用于將一輸

入信號轉(zhuǎn)換為一放大的輸出信號；

一第一供電電源，可調(diào)節(jié)地產(chǎn)生所述第一電源電壓；

一第二供電電源，可調(diào)節(jié)地產(chǎn)生所述第二電源電壓；

所述輸出信號的變化范圍位于所述第一電源電壓和所述第二電源電壓組

成的電壓區(qū)間內(nèi)，且所述第一電源電壓和所述第二電源電壓之和不為零。

本發(fā)明的一種電路運算放大系統(tǒng)，所述運算放大電路包括，

第一電源端，用于連接所述第一電源電壓；

第二電源端，用于連接所述第二電源電壓；

第一輸入端，用于連接一第一輸入信號；

第二輸入端，用于連接一第二輸入信號；

輸出端，用于輸出所述輸出信號；

復數(shù)個MOS管組成的差分放大電路，可控制地連接于所述第一電源端、所述第二電源端、所述第一輸入端、所述第二輸入端及所述輸出端之間，用以對所述第一輸入信號和所述第二輸入信號進行差分放大以輸出所述輸出信號。

本發(fā)明的一種電路運算放大系統(tǒng)，所述差分放大電路包括，

第一NMOS管，其柵極與所述第一輸入信號連接，漏極連接一第一交匯 結(jié)點，源極連接一第二交匯結(jié)點；

第二NMOS管，其柵極與所述第二輸入信號連接，漏極連接所述輸出端，源極連接所述第二交匯結(jié)點；

第一PMOS管，其源極與所述第一電源端連接，漏極與所述第一交匯結(jié)點連接，柵極與所述漏極連接；

第二PMOS管，其源極與所述第一電源端連接，漏極與所述輸出端連接，柵極與所述第一PMOS管的柵極連接；

第三NMOS管，其柵極連接一偏置電壓，源極與所述第二輸入端連接，漏極連接所述第二交匯結(jié)點。

本發(fā)明的一種電路運算放大系統(tǒng)，所述第一供電電源為一第一電荷泵電路，所述第一電荷泵電路包括：

一第一開關(guān)信號產(chǎn)生電路，用于產(chǎn)生一組開關(guān)控制信號；

一設(shè)置有儲能電容的第一工作電路，包括多個開關(guān)支路，其控制端與所述第一開關(guān)信號產(chǎn)生電路連接，多個所述開關(guān)支路于所述開關(guān)控制信號作用下組合導通和關(guān)斷，以得到所述第一電源電壓。

本發(fā)明的一種電路運算放大系統(tǒng)，所述第一工作電路包括，

一輸入電壓端，與一工作電壓連接；

一第一輸出電壓端，用于提供所述第一電源電壓；

第一開關(guān)支路，連接于所述輸入電壓端和一第一參考節(jié)點之間；

第二開關(guān)支路，連接于所述第一參考節(jié)點和接地端之間；

第三開關(guān)支路，連接于所述輸出電壓端和一第二參考節(jié)點之間；

第四開關(guān)支路，連接于所述第二參考節(jié)點和接地端之間；

所述第一開關(guān)支路、所述第二開關(guān)支路、所述第三開關(guān)支路和所述第四開關(guān)支路的控制端分別與一路開關(guān)控制信號連接；

一第一儲能電容連接于所述第一參考節(jié)點和所述第二參考節(jié)點之間；

一第二儲能電容連接于所述輸出電壓端和所述接地端之間；

所述第一工作電路于充電模式時，所述輸入電壓端向所述第一儲能電容充電；

所述第一工作電路于放電模式時，自所述第一儲能電容兩端向所述第二儲能電容放電。

本發(fā)明的一種電路運算放大系統(tǒng)，所述第二供電電源為一第二電荷泵電路，所述第二電荷泵電路包括：

一第二開關(guān)信號產(chǎn)生電路，用于產(chǎn)生一組開關(guān)控制信號；

一設(shè)置有儲能電容的第二工作電路，包括多個開關(guān)支路，其控制端與所述第一開關(guān)信號產(chǎn)生電路連接，多個所述開關(guān)支路于所述開關(guān)控制信號作用下組合導通和關(guān)斷，以得到所述第二電源電壓。

本發(fā)明的一種電路運算放大系統(tǒng)，所述第二工作電路包括，

一第一輸入電壓端，與一第一工作電壓連接；

一第二輸入電壓端，與一第二工作電壓連接；

一第二輸出電壓端，用于提供所述第二電源電壓；

第五開關(guān)支路，連接于所述第一輸入電壓端和一第三參考節(jié)點之間；

第六開關(guān)支路，連接于所述第三參考節(jié)點和所述第二輸出電壓端之間；

第七開關(guān)支路，連接于所述輸出電壓端和一第四參考節(jié)點之間；

第八開關(guān)支路，連接于所述第三參考節(jié)點和接地端之間；

所述第五開關(guān)支路、所述第六開關(guān)支路、所述第七開關(guān)支路和所述第八開關(guān)支路的控制端分別與一路開關(guān)控制信號連接；

一第三儲能電容連接于所述第三參考節(jié)點和所述第四參考節(jié)點之間；

一第四儲能電容連接于所述第二輸出電壓端和所述接地端之間；

所述第二工作電路于充電模式時，所述第一輸入電壓端向所述第三儲能電容充電；

所述第二工作電路于放電模式時，自所述第三儲能電容兩端向所述第四儲能電容放電。

有益效果：由于采用以上技術(shù)方案，本發(fā)明使得系統(tǒng)的運算放大電路的共模輸出可調(diào)，降低了對下一級電路的要求，以更好地適應實際應用，有利于擴展系統(tǒng)使用范圍。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；

圖2為傳統(tǒng)的共模輸出電壓的波形圖；

圖3為本發(fā)明的運算放大電路結(jié)構(gòu)圖；

圖4為本發(fā)明的第一電荷泵電路結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明的第二電荷泵電路結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本發(fā)明的一種具體實施例的共模輸出電壓的波形圖；

圖7為本發(fā)明的另一種具體實施例的共模輸出電壓的波形圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

需要說明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步說明，但不作為本發(fā)明的限定。

參照圖1、圖3、圖4及圖5，一種電路運算放大系統(tǒng)，其中，包括,

一運算放大電路1，連接一第一電源電壓CPVDD和一第二電源電壓

CPVSS，用于將一輸入信號Vin轉(zhuǎn)換為一放大的輸出信號Vout；

一第一供電電源2，可調(diào)節(jié)地產(chǎn)生第一電源電壓CPVDD；

一第二供電電源3，可調(diào)節(jié)地產(chǎn)生第二電源電壓CPVSS；

輸出信號Vout的變化范圍位于第一電源電壓CPVDD和第二電源電壓

CPVSS組成的電壓區(qū)間內(nèi)，且第一電源電壓CPVDD和第二電源電壓

CPVSS之和不為零。

本發(fā)明的一種電路運算放大系統(tǒng)，運算放大電路1可以包括，

第一電源端，用于連接第一電源電壓CPVDD；

第二電源端，用于連接第二電源電壓CPVSS；

第一輸入端，用于連接一第一輸入信號Vip；

第二輸入端，用于連接一第二輸入信號Vin；

輸出端，用于輸出放大后的信號Vout；

復數(shù)個MOS管組成的差分放大電路，可控制地連接于第一電源端、第二電源端、第一輸入端、第二輸入端及輸出端之間，用以對第一輸入信號Vip和第二輸入信號Vin進行差分放大以輸出放大后的信號Vout。

本發(fā)明的一種電路運算放大系統(tǒng)，差分放大電路可以包括，

第一NMOS管Mn5，其柵極與第一輸入信號Vip連接，漏極連接一第一交匯結(jié)點B，源極連接一第二交匯結(jié)點A；

第二NMOS管Mn6，其柵極與第二輸入信號Vin連接，漏極連接輸出端，源極連接第二交匯結(jié)點A；

第一PMOS管Mp4，其源極與第一電源電壓CPVDD連接，漏極與第一交匯結(jié)點B連接，柵極與漏極連接；

第二PMOS管Mp5，其源極與第一電源端連接，漏極與輸出端連接，柵極與第一PMOS管Mp4的柵極連接；

第三NMOS管Mn7，其柵極連接一偏置電壓Vbias，源極與第二電源電壓CPVSS連接，漏極連接第二交匯結(jié)點A。

本發(fā)明的差分放大電路是以第一NMOS管Mn5、第二NMOS管Mn6作為輸入對管的差分放大器，其負載電流鏡由第一PMOS管Mp4和第二PMOS管Mp5組成，第三NMOS管Mn7提供差分放大電路的工作電流。差分放大電路與共源放大器、共漏放大器等單端輸入電路相比，有較強的共模輸入信號抑制能力，具有更好的抗干擾能力，且輸入、輸出信號范圍較大。

本發(fā)明的一種電路運算放大系統(tǒng)，第一供電電源2可以為一第一電荷泵電路，參照圖4，第一電荷泵電路包括：

一第一開關(guān)信號產(chǎn)生電路12，用于產(chǎn)生一組開關(guān)控制信號；

一設(shè)置有儲能電容的第一工作電路13，包括多個開關(guān)支路，其控制端與第一開關(guān)信號產(chǎn)生電路連接，多個開關(guān)支路于開關(guān)控制信號作用下組合導通和關(guān)斷，以得到第一電源電壓CPVDD。

本發(fā)明的一種電路運算放大系統(tǒng)，第一工作電路13可以包括，

一輸入電壓端VDD，與一工作電壓連接；

一第一輸出電壓端Vout1，用于提供第一電源電壓CPVDD；

第一開關(guān)支路，連接于輸入電壓端VDD和一第一參考節(jié)點x1之間；

第二開關(guān)支路，連接于第一參考節(jié)點x1和接地端GND之間；

第三開關(guān)支路，連接于輸出電壓端Vout1和一第二參考節(jié)點x2之間；

第四開關(guān)支路，連接于第二參考節(jié)點x2和接地端GND之間；

第一開關(guān)支路、第二開關(guān)支路、第三開關(guān)支路和第四開關(guān)支路的控制端分別與第一開關(guān)信號產(chǎn)生電路12的一路開關(guān)控制信號連接；

一第一儲能電容C1連接于第一參考節(jié)點x1和第二參考節(jié)點x2之間；

一第二儲能電容C2連接于輸出電壓端Vout1和接地端GND之間；

第一工作電路13于充電模式時，輸入電壓端VDD向第一儲能電容C1充電；

第一工作電路13于放電模式時，自第一儲能電容C1兩端向第二儲能電容C2放電。

第一開關(guān)信號產(chǎn)生電路12可以包括電荷泵控制電路121，比較器123及反饋網(wǎng)絡(luò)122，比較器123通過比較一參考電壓Vref1和反饋網(wǎng)絡(luò)122采樣自輸出電壓端Vout1的電壓反饋信號得到一比較信號，依據(jù)該比較信號作用于電荷泵控制電路121以產(chǎn)生一組開關(guān)控制信號，電荷泵控制電路121采用 現(xiàn)有技術(shù)的電荷泵控制電路，在此不作贅述。

一種具體實施例，一第一P溝道MOS管Mp連接于第一開關(guān)支路上，其柵極連接控制信號MpCtrl，源極連接輸入電壓端VDD，漏極連接第一參考節(jié)點x1；一第一N溝道MOS管Mn1管連接于第二開關(guān)支路上，其柵極連接控制信號Mn1Ctrl，源極連接接地端GND，漏極連接第一參考節(jié)點x1；一第二N溝道MOS管Mn3連接于第三開關(guān)支路上，其柵極連接控制信號Mn3Ctrl，源極連接輸出電壓端Vout1，漏極連接第二參考節(jié)點x2；一第三N溝道MOS管Mn2連接于第四開關(guān)支路上，其柵極連接控制信號Mn2Ctrl，源極連接第二參考節(jié)點x2，漏極連接接地端GND。上述的第一工作電路13于充電模式時，第一開關(guān)支路和第四開關(guān)支路導通，第二開關(guān)支路和第三開關(guān)支路斷開，輸入電壓端VDD向第一儲能電容C1充電；第一工作電路13于放電模式時，第一開關(guān)支路和第四開關(guān)支路斷開，第二開關(guān)支路和第三開關(guān)支路導通，自第一儲能電容C1兩端向第二儲能電容C2放電，以穩(wěn)定第一電源電壓CPVDD。

實際應用中可以結(jié)合不同的控制信號使得不同的開關(guān)支路組合導通和斷開以得到預期的的第一電源電壓CPVDD，具體控制方法在此不作贅述。

本發(fā)明的一種電路運算放大系統(tǒng)，第二供電電源3可以為一第二電荷泵電路，參照圖5，第二電荷泵電路可以包括：

一第二開關(guān)信號產(chǎn)生電路15，用于產(chǎn)生一組開關(guān)控制信號；

一設(shè)置有儲能電容的第二工作電路14，包括多個開關(guān)支路，其控制端與第一開關(guān)信號產(chǎn)生電路連接，多個開關(guān)支路于開關(guān)控制信號作用下組合導通和關(guān)斷，以得到第二電源電壓CPVSS。

本發(fā)明的一種電路運算放大系統(tǒng)，第二工作電路14可以包括，

一第一輸入電壓端VDD1，與一第一工作電壓連接；

一第二輸入電壓端VDD2，與一第二工作電壓連接；

一第二輸出電壓端Vout2，用于提供第二電源電壓CPVSS；

第五開關(guān)支路，連接于第一輸入電壓端VDD1和一第三參考節(jié)點x3之間；

第六開關(guān)支路，連接于第三參考節(jié)點x3和第二輸出電壓端Vout2之間；

第七開關(guān)支路，連接于第二輸出電壓端Vout2和一第四參考節(jié)點x4之間；

第八開關(guān)支路，連接于第三參考節(jié)點x3和接地端GND之間；

第五開關(guān)支路、第六開關(guān)支路、第七開關(guān)支路和第八開關(guān)支路的控制端分別與第二開關(guān)信號產(chǎn)生電路15的一路開關(guān)控制信號連接；

一第三儲能電容C3連接于第三參考節(jié)點x3和第四參考節(jié)點x4之間；

一第四儲能電容C4連接于第二輸出電壓端Vout2和接地端GND之間；

第二工作電路14于充電模式時，第一輸入電壓端VDD1向第三儲能電容C3充電；

第二工作電路14于放電模式時，自第三儲能電容C3兩端向第四儲能電容C4放電。

第二開關(guān)信號產(chǎn)生電路15可以包括電荷泵控制電路151，比較器152及反饋網(wǎng)絡(luò)153，比較器152通過比較一參考電壓Vref和反饋網(wǎng)絡(luò)153采樣自輸出電壓端Vout1的電壓反饋信號得到一比較信號，依據(jù)該比較信號作用于電荷泵控制電路121以產(chǎn)生一組開關(guān)控制信號，電荷泵控制電路121采用現(xiàn)有技術(shù)的電荷泵控制電路，在此不作贅述。

一種具體實施例，一第二P溝道MOS管Mp2連接于第五開關(guān)支路上， 其柵極連接控制信號Mp2Ctrl，襯底連接控制信號Bse1，其余兩個端子分別連接第一輸入電壓端VDD1和第三參考節(jié)點x3；一第三P溝道MOS管Mp1管連接于第六開關(guān)支路上，其柵極連接控制信號Mp1Ctrl，襯底連接控制信號Bse1，其余兩個端子分別連接接地端GND和第三參考節(jié)點x3；一第四P溝道MOS管Mp3連接于第七開關(guān)支路上，其柵極連接控制信號Mn3Ctrl，源極連接第二輸入電壓端VDD2，漏極連接第四參考節(jié)點x4；一第四N溝道MOS管Mn4連接于第八開關(guān)支路上，其柵極連接控制信號Mn4Ctrl，源極連接第四參考節(jié)點x4，漏極連接接地端GND。

第二工作電路14于充電模式時，第五開關(guān)支路和第八開關(guān)支路導通，第六開關(guān)支路和第七開關(guān)支路斷開，第一輸入電壓端VDD1向第三儲能電容C3充電；第二工作電路14于放電模式時，第五開關(guān)支路和第八開關(guān)支路斷開，第六開關(guān)支路和第七開關(guān)支路導通，自第三儲能電容C3兩端向第四儲能電容C4放電，以穩(wěn)定第二電源電壓CPVSS。實際應用中可以結(jié)合不同的控制信號使得不同的開關(guān)支路組合導通和斷開以得到預期的的第二電源電壓CPVSS，具體控制方法在此不作贅述。

運算放大電路的共模輸出電壓范圍需要確保后級電路，如模數(shù)轉(zhuǎn)換器，始終可以正常可靠工作，本發(fā)明使得系統(tǒng)的運算放大電路的共模輸出可調(diào)，降低了對下一級電路的要求，還可以在運算放大電路的總電源電壓不變的基礎(chǔ)上，改變共模電壓，參照圖6和圖7所示，系統(tǒng)的輸出信號可以依照預期的要求進行調(diào)整；以適應實際應用中后級電路要求，有利于擴展系統(tǒng)使用范圍。

以上所述僅為本發(fā)明較佳的實施例，并非因此限制本發(fā)明的實施方式及 保護范圍，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，應當能夠意識到凡運用本發(fā)明說明書及圖示內(nèi)容所作出的等同替換和顯而易見的變化所得到的方案，均應當包含在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。