本發(fā)明是有關(guān)于一種運(yùn)算放大器電路。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有的運(yùn)算放大器電路廣泛地應(yīng)用于集成電路中，用以根據(jù)差動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生一放大后的輸出信號(hào)。運(yùn)算放大器電路通常會(huì)偏壓在一電壓供應(yīng)端VDD。然而電壓供應(yīng)端VDD的電壓電平不同或改變，可能會(huì)導(dǎo)致運(yùn)算放大器電路的輸出端隨著電壓供應(yīng)端的電壓變化而有不同的電壓電平或電流變化，可能會(huì)導(dǎo)致噪聲的產(chǎn)生而影響到輸出端上的輸出信號(hào)，造成運(yùn)算放大器的輸出有誤差或不精準(zhǔn)的情形。因此，有必要提供一種能控制運(yùn)算放大器電路的輸出端的電壓電平的運(yùn)算放大器電路。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，提供一種運(yùn)算放大器電路。運(yùn)算放大器電路包含一運(yùn)算放大器及一共模反饋電路。運(yùn)算放大器電路包含一第一晶體管、一第二晶體管、一第一電阻、一第二電阻、一第三電阻、一第四電阻及一第五電阻。第一晶體管的控制端耦接至一第一輸入端。第二晶體管的第二端耦接至第一晶體管的第二端，第二晶體管的控制端耦接至一第二輸入端。第一電阻耦接在第一晶體管的第二端與一接地端之間。第二電阻的第一端耦接至一電壓供應(yīng)端。第三電阻的第一端耦接至電壓供應(yīng)端。第四電阻的第一端耦接至第二電阻的第二端，第四電阻的第二端耦接至第一晶體管的第一端。第五電阻的第一端耦接至第三電阻的第二端，第五電阻的第二端耦接至第二晶體管的第一端。共模反饋電路包含一控制電路及一電流鏡電路?？刂齐娐芬罁?jù)第四電阻的第一端的電壓電平、第五電阻的第一端的電壓電平、及電壓供應(yīng)端的電壓電平提供一參考電壓。電流鏡電路的一第一端接收控制電路提供的參考電壓以在電流鏡電路的第一端與接地端之間產(chǎn)生一第一電流。電流鏡電路的一第二端耦接至第四電阻的第二端以在電流鏡電路的第二端與接地端之間產(chǎn)生一第二電流。電流鏡電路的一第三端耦接至第五電阻的第二端以在電流鏡電路的第三端與接地端之間產(chǎn)生一第三電流。

為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉實(shí)施例，并配合所附圖式作詳細(xì)說明如下。

附圖說明

圖1繪示依據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的一運(yùn)算放大器電路的示意圖。

圖2繪示依據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的一運(yùn)算放大器電路的電路圖。

其中，附圖標(biāo)記：

100、200：運(yùn)算放大器電路

110：運(yùn)算放大器

120：共模反饋電路

122、222：控制電路

124、224：電流鏡電路

Q1～Q9：晶體管

VDD、Vin1、Vin2、Vout1、Vout2、N1、N2：端點(diǎn)

Vref：參考電壓

I1～I(xiàn)3：電流

R1～R6：電阻

具體實(shí)施方式

圖1繪示依據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的一運(yùn)算放大器電路100的示意圖。運(yùn)算放大器電路100包含一運(yùn)算放大器110及一共模反饋電路120。運(yùn)算放大器電路100具有輸入端Vin1及輸入端Vin2，用以接收一差動(dòng)輸入信號(hào)。運(yùn)算放大器電路100更具有輸出端Vout及輸出端Vout2，提供一組輸出電壓。運(yùn)算放大器110包含晶體管Q1～Q2及電阻R1～R5。晶體管Q1的一控制端作為運(yùn)算放大器電路100的輸入端Vin1，晶體管Q1的一第一端作為運(yùn)算放大器電路100的輸出端Vout1，晶體管Q1的一第二端耦接至電阻R4的一第一端。晶體管Q2的一控制端作為運(yùn)算放大器電路100的輸入端Vin2，晶體管Q2的一第一端作為運(yùn)算放大器電路100的輸出端Vout2，晶體管Q2的一第二端耦接至電阻R4的一第一端。電阻R4耦接在晶體管Q1的第二端與接地端之間。電阻R2的一第一端耦接至電壓供應(yīng)端VDD，電阻R2的一第二端耦接至電阻R4的一第一端(即端點(diǎn)N1)。電阻R3的一第一端耦接至電壓供應(yīng)端VDD，電阻R3的一第二端耦接至電阻R5的一第一端(即端點(diǎn)N2)。電阻R4的一第二端耦接至晶體管Q1的第一端。電阻R5的一第二端耦接至晶體管Q2的一第一端。可視實(shí)際應(yīng)用調(diào)整電阻R2～R5的電阻值以決定端點(diǎn)N1～N2的電壓電平以及流經(jīng)晶體管Q1～Q2的電流。在此實(shí)施例中，晶體管Q1及Q2為一N型金氧半晶體管，晶體管Q1及Q2的第一端為漏極端，晶體管Q1及Q2的第二端為源極端，晶體管Q1及Q2的控制端為柵極端。然而，本發(fā)明不以此為限，在其他實(shí)施例中，可以使用其他種晶體管來實(shí)施晶體管Q1及Q2。

在此實(shí)施例中，共模反饋電路120控制輸出端Vout1的電壓電平、輸出端Vout2的電壓電平、流經(jīng)晶體管Q1的電流以及流經(jīng)晶體管Q2的電流。共模反饋電路120包含一控制電路122及一電流鏡電路124。在此實(shí)施例中，控制電路122依據(jù)電阻R4的第一端(端點(diǎn)N1)的電壓電平、電阻R5的第一端(端點(diǎn)N2)的電壓電平、及電壓供應(yīng)端VDD的電壓電平提供一參考電壓Vref。電流鏡電路124的一第一端接收控制電路122提供的參考電壓Vref以在電流鏡電路124的第一端與接地端之間產(chǎn)生一電流I1，電流鏡電路124依據(jù)參考電壓Vref決定電流I1的大小。電流鏡電路124的一第二端耦接至電阻R4的第二端(即輸出端Vout1)以在電流鏡電路124的第二端與接地端之間產(chǎn)生一電流I2，且電流鏡電路124的一第三端耦接至電阻R5的第二端(即輸出端Vout2)以在電流鏡電路124的第三端與接地端之間產(chǎn)生一電流I3。電流鏡電路124依據(jù)參考電壓Vref產(chǎn)生電流I2及電流I3，電流I2與電流I3實(shí)質(zhì)上相同。

因此，在此實(shí)施例中，共模反饋電路120和電阻R2～R5形成提供共模反饋的一回路以控制輸出端Vout1的電壓電平及輸出端Vout2的電壓電平。舉例來說，當(dāng)電壓供應(yīng)端VDD的電壓電平由1.8V增加到2.8V時(shí)，端點(diǎn)N1和端點(diǎn)N2的電壓電平也由1.5V增加到2.5V，也就是說，控制電路122所接收的端點(diǎn)N1的電壓電平、端點(diǎn)N2的電壓電平、及電壓供應(yīng)端VDD的電壓電平都增加了，則控制電路122提供的參考電壓Vref的電壓電平也會(huì)增加。由于控制電路122提供的參考電壓Vref的電壓電平增加了，電流鏡電路124依據(jù)參考電壓Vref所產(chǎn)生的電流I2及電流I3也因此增加了。又因?yàn)閺妮敵龆薞out1及輸出端Vout2流出的電流I2及電流I3增加了，因此輸出端Vout1及輸出端Vout2的電壓電平會(huì)下降，也因此輸出端Vout1及輸出端Vout2的電壓電平可保持在一固定的電壓電平，例如1.4V。另一方面，因?yàn)橛须娏鱅2及電流I3分別從輸出端Vout1及輸出端Vout2流入電流鏡電路124，流經(jīng)晶體管Q1的電壓電平的電流不會(huì)增加。并且，輸出端Vout1及輸出端Vout2的電壓電平也會(huì)接近，流經(jīng)晶體管Q1的電壓電平的電流也會(huì)相近于流經(jīng)晶體管Q2的電壓電平的電流。因此，共模反饋電路120可控制運(yùn)算放大器的兩輸出端的電壓電平，以及并且控制運(yùn)算放大器的兩輸出端的電流，而使運(yùn)算放大器的輸出端不會(huì)隨著電壓供應(yīng)端的電壓變化而有不同的電壓電平或電流變化，而可避免噪聲的產(chǎn)生，更不會(huì)能影響到輸出端上的輸出信號(hào)的精確度。

圖2繪示依據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的一運(yùn)算放大器電路200的電路圖。在此實(shí)施例中，運(yùn)算放大器電路200包含一共模反饋電路，共模反饋電路包含一控制電路222及一電流鏡電路224。電流鏡電路224包含晶體管Q3～Q5及一電阻R6。晶體管Q3的一第一端耦接至晶體管Q3的一控制端，晶體管Q3的一第二端耦接至電阻R6。晶體管Q3為導(dǎo)通并依據(jù)參考電壓Vref產(chǎn)生電流I1。晶體管Q4的一第一端耦接至電阻R4的第二端(即輸出端Vout1)，晶體管Q4的一第二端端耦接至接地端，且晶體管Q4的一控制端耦接至晶體管Q3的一控制端。晶體管Q4為導(dǎo)通并依據(jù)參考電壓Vref產(chǎn)生電流I2。晶體管Q5的一第一端耦接至電阻R5的第二端(即輸出端Vout2)，晶體管Q5的一第二端端耦接至接地端，且晶體管Q5的一控制端耦接至晶體管Q3的控制端。晶體管Q5為導(dǎo)通并依據(jù)參考電壓Vref產(chǎn)生電流I3。因?yàn)榫w管Q4的柵極端的電壓電平與晶體管Q5的柵極端的電壓電平相同(又等于參考電壓Vref)，電流I2與電流I3實(shí)質(zhì)上相同。電阻R6耦接在晶體管Q3的一第二端以及接地端之間。在此實(shí)施例中，晶體管Q3～Q5為一N型金氧半晶體管，晶體管Q3～Q5的第一端為漏極端，晶體管Q3～Q5的第二端為源極端，晶體管Q3～Q5的控制端為柵極端。然而，本發(fā)明不以此為限，在其他實(shí)施例中，可以使用其他種晶體管來實(shí)施晶體管Q3～Q5，也可以使用其他元件的組合來實(shí)施電流鏡電路224。

在此實(shí)施例中，控制電路222包含晶體管Q6～Q7。晶體管Q6和晶體管Q7耦接在電壓供應(yīng)端VDD與電流鏡電路224之間。晶體管Q6的一控制端耦接至電阻R7的第一端(即端點(diǎn)N1)。晶體管Q7的一控制端耦接至電阻R8的第一端(即端點(diǎn)N2)。然而，本發(fā)明不以此為限，在其他實(shí)施例中，可以使用其他元件的組合來實(shí)施控制電路222。

在一實(shí)施例中，控制電路222更包含晶體管Q8。晶體管Q11的一第一端耦接至晶體管Q8的一控制端，晶體管Q8的一第二端耦接至晶體管Q6的第一端以及晶體管Q7的第一端。

在一實(shí)施例中，控制電路222更包含晶體管Q9。晶體管Q9的一第一端耦接至電壓供應(yīng)端VDD，晶體管Q9的一第二端耦接至晶體管Q8的第一端，晶體管Q9的一控制端耦接至晶體管Q9的第一端。

在此實(shí)施例中，晶體管Q6～Q9為一N型金氧半晶體管，晶體管Q6～Q9的第一端為漏極端，晶體管Q6～Q9的第二端為源極端，晶體管Q6～Q9的控制端為柵極端。然而，本發(fā)明不以此為限，在其他實(shí)施例中，可以使用其他種晶體管來實(shí)施晶體管Q6～Q9。

在此實(shí)施例中，晶體管Q3～Q7及電阻R4～R6形成提供共模反饋的一回路以控制輸出端Vout1的電壓電平及輸出端Vout2的電壓電平。舉例來說，當(dāng)電壓供應(yīng)端VDD的電壓電平由1.8V增加到2.8V時(shí)，端點(diǎn)N1和端點(diǎn)N2的電壓電平也由1.5V增加到2.5V，也就是說，晶體管Q6的柵極端的電壓電平、晶體管Q7的柵極端的電壓電平都增加了。并且因?yàn)殡妷汗?yīng)端VDD的電壓電平增加了，晶體管Q6的漏極端的電壓電平和晶體管Q7的漏極端的電壓電平也增加了。因此流經(jīng)晶體管Q6的電流和流經(jīng)晶體管Q7的電流也會(huì)隨之增加，使得晶體管Q6的源極端的電壓電平和晶體管Q7的源極端(即參考電壓Vref)的電壓電平也會(huì)增加。由于控制電路222提供的參考電壓Vref的電壓電平(即晶體管Q3～Q5的柵極端的電壓電平)增加了，也就是說晶體管Q4和晶體管Q5的Vgs增加了，電流鏡電路224產(chǎn)生的電流I2及電流I3也因此增加了。又因?yàn)閺妮敵龆薞out1及輸出端Vout2流出的電流I2及電流I3增加了，因此輸出端Vout1及輸出端Vout2的電壓電平會(huì)下降，故輸出端Vout1的電壓電平及輸出端Vout2的電壓電平可保持在一固定電壓電平，例如1.4V。另一方面，因?yàn)橛须娏鱅2及電流I3分別從輸出端Vout1及輸出端Vout2流入電流鏡電路224，且電流I2與電流I3實(shí)質(zhì)上相同，因此流經(jīng)晶體管Q1的電流也會(huì)相近于流經(jīng)晶體管Q2的電流。據(jù)此，共模反饋電路可控制運(yùn)算放大器的兩輸出端的電壓電平，以及并且控制運(yùn)算放大器的兩輸出端的電流，而使運(yùn)算放大器的輸出端不會(huì)隨著電壓供應(yīng)端的電壓變化而有不同的電壓電平或電流變化，而可避免噪聲的產(chǎn)生，更不會(huì)能影響到輸出端上的輸出信號(hào)的精確度。

在一實(shí)施例中，運(yùn)算放大器電路200全部的晶體管Q1～Q9都以N型高電子移動(dòng)率晶體管(High-electron-mobility transistor，HEMT)來實(shí)施，可在高電子移動(dòng)率晶體管的制程限制下，不需要使用P型高電子移動(dòng)率晶體管仍可提供輸出端電壓穩(wěn)定且電流穩(wěn)定的運(yùn)算放大器。

根據(jù)上述實(shí)施例，提供了多種運(yùn)算放大器電路。本發(fā)明的偏壓電路包含共模反饋電路，藉由控制電路檢測運(yùn)算放大器的兩端點(diǎn)的電壓電平提供參考電壓至電流鏡電路，電流鏡電路再從運(yùn)算放大器的兩輸出端點(diǎn)產(chǎn)生兩路電流，而可控制運(yùn)算放大器的兩輸出端的電壓電平，以及并且控制運(yùn)算放大器的兩輸出端的電流，而使運(yùn)算放大器的輸出端不會(huì)隨著電壓供應(yīng)端的電壓變化而有不同的電壓電平或電流變化，而可避免噪聲的產(chǎn)生，更不會(huì)能影響到輸出端上的輸出信號(hào)的精確度。并且，本發(fā)明更可在制程的限制下，全部使用N型晶體管取代P型晶體管來實(shí)施一偏壓電路。

綜上所述，雖然本發(fā)明已以多個(gè)實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種的更動(dòng)與潤飾。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視后附的申請專利范圍所界定者為準(zhǔn)。