一種軌到軌運算放大器的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及集成電路設計領域，具體涉及一種軌到軌運算放大器，工作在低壓情 況下。
【背景技術】
[0002] 軌到軌運算放大器（Rail-t〇-RailOperationalAmplifier)是廣泛應用、具有超 高放大倍數(shù)的電路單元，廣泛應用于各類電子產(chǎn)品中。但是隨著工藝的進步，對軌到軌運放 的要求也變得更高。
[0003] 如圖1所示的傳統(tǒng)的軌到軌運算放大器的結構圖，MN100、MN101、MP100及MP101 為低閾值的輸入M0S管。為了能夠正常工作，其電源電壓必須滿足以下條件：
[0004]
【主權項】
1. 一種軌到軌運算放大器，其特征在于，包含： 輸入級，接收輸入的正端輸入信號及負端輸入信號； 第一級輸出級，與所述輸入級連接； Class-AB輸出級，與所述第一級輸出級連接，實現(xiàn)軌到軌的輸出；其中 所述第一級輸出級包含第一輸出支路及第二輸出支路，分別與Class-AB輸出級連接； 所述軌到軌運算放大器還包含Class-AB控制級，與所述第一輸出支路連接。
2. 如權利要求1所述的軌到軌運算放大器，其特征在于，所述的輸入級包含低壓輸入 電路及分別與低壓輸入電路連接的P管輸入電路及N管輸入電路； 所述P管輸入電路分別連接第一輸出支路及第二輸出支路； 所述N管輸入電路分別連接第一輸出支路及第二輸出支路。
3. 如權利要求2所述的軌到軌運算放大器，其特征在于，所述的低壓輸入電路包含第 一PMOS管、第二PMOS管、第一NMOS管及第二NMOS管； 所述的第一PMOS管的源極與第二PMOS管的源極連接； 所述第一PMOS管的柵極連接正端輸入信號； 所述第一PMOS管的漏極連接第二輸出支路的輸入端； 所述第二PMOS管的柵極連接負端輸入信號； 所述第二PMOS管的漏極連接第一輸出支路的輸入端； 所述第一NMOS管的源極與第二NMOS管的源極連接； 所述第一NMOS管的柵極連接正端輸入信號； 所述第一NMOS管的漏極連接第一輸出支路的輸入端； 所述第二NMOS管的柵極連接負端輸入信號； 所述第二NMOS管的漏極連接第二輸出支路的輸入端。
4. 如權利要求3所述的軌到軌運算放大器，其特征在于，所述的P管輸入電路包含第三 PMOS管、第四PMOS管、第五PMOS管及第六PMOS管； 所述第三PMOS管的漏極、第四PMOS管的漏極及第六PMOS管的源極連接后與第一PMOS管的源極連接； 所述第三PMOS管的源極、第四PMOS管的源極及第五PMOS管的源極分別連接電源電 壓； 所述第三PMOS管的柵極及第六PMOS管的柵極分別連接第一偏置電壓； 所述第四PMOS管的柵極、第五PMOS管的柵極及第五PMOS管的漏極連接后與N管輸入 電路連接； 所述第六PMOS管的漏極與N管輸入電路連接。
5. 如權利要求4所述的軌到軌運算放大器，其特征在于，所述的N管輸入電路包含第三 NMOS管、第四NMOS管、第五NMOS管及第六NMOS管； 所述第三NMOS管的漏極、第五NMOS管的漏極及第六NMOS管的源極連接后與第一NMOS管的源極連接； 所述第三NMOS管的源極、第四NMOS管的源極及第五NMOS管的源極分別連接地電壓； 所述第三NMOS管的柵極及第六NMOS管的柵極分別連接第二偏置電壓； 所述第四NMOS管的柵極、第五NMOS管的柵極及第四NMOS管的漏極連接后與第六PMOS 管的漏極連接； 所述第六NMOS管的漏極與第五PMOS管的漏極連接。
6. 如權利要求3所述的軌到軌運算放大器，其特征在于，所述的第一輸出支路包含第 七PMOS管、第八PMOS管、第九PMOS管、第十PMOS管、第^^一PMOS管及第十二PMOS管； 所述第七PMOS管的源極、第九PMOS管的源極及第十二PMOS管的源極分別連接電源電 壓； 所述第七PMOS管的柵極、第七PMOS管的漏極、第八PMOS管的柵極及第^^一PMOS管的 柵極分別與地電壓連接，同時連接Class-AB控制級的輸入端； 所述第八PMOS管的源極及第九PMOS管的漏極連接后與第二NMOS管的漏極連接； 所述第八PMOS管的漏極連接第二輸出支路； 所述第九PMOS管的柵極與第十二PMOS管的柵極連接； 所述第十PMOS管的源極、第^^一PMOS管的源極及第十二PMOS管的漏極連接后與第一NMOS管的漏極連接； 所述第十PMOS管的柵極與Class-AB控制級的輸入端連接； 所述第十PMOS管的漏極與第二輸出支路連接，同時連接Class-AB輸出級的輸入端； 所述第i^一PMOS管的漏極與第二輸出支路連接，同時連接Class-AB輸出級的輸入端。
7. 如權利要求6所述的軌到軌運算放大器，其特征在于，所述的第二輸出支路包含第 七NMOS管、第八NMOS管、第九NMOS管、第十NMOS管、第^^一NMOS管及第十二NMOS管； 所述第七NMOS管的源極、第九PMOS管的源極及第十二PMOS管的源極分別連接地電 壓； 所述第七NMOS管的柵極、第七NMOS管的漏極、第八NMOS管的柵極、第十NMOS管的柵 極及第十一NMOS管的柵極分別與電源電壓連接，同時連接Class-AB控制級的輸入端； 所述第八NMOS管的源極及第九NMOS管的漏極連接后與第二PMOS管的漏極連接； 所述第八NMOS管的漏極、第九NMOS管的柵極及第十二NMOS管的柵極連接后與第八PMOS管的漏極連接； 所述第十NMOS管的源極、第^^一NMOS管的源極及第十二NMOS管的漏極連接后與第一PMOS的漏極連接； 所述第十NMOS管的漏極與第十PMOS管的漏極連接； 所述第i^一NMOS管的漏極與第^^一PMOS管的漏極連接。
8.如權利要求6所述的軌到軌運算放大器，其特征在于，所述的Class-AB控制級包含 第十三PMOS管、第十四PMOS管、第十五PMOS管、第十三NMOS管、第十四NMOS管及第十五 NMOS管； 所述第十三PMOS管的源極及第十五PMOS管的源極連接電源電壓； 所述第十三PMOS管的漏極與第十四PMOS管的源極連接； 所述第十三PMOS管的柵極與第十PMOS管的漏極連接； 所述第十四PMOS管的漏極分別與第十三NMOS管的柵極、第十五NMOS管的柵極及第 十五NMOS管的漏極連接； 所述第十四PMOS管的柵極與第^^一PMOS管的柵極連接； 所述第十五PMOS管的漏極與第十五PMOS管的柵極連接后，分別與第十PMOS管的柵極 及第十四NMOS管的漏極連接； 所述第十三NMOS管的源極及第十五NMOS管的源極分別連接地電壓； 所述第十三NMOS管的漏極與第十四NMOS管的源極連接； 所述第十四NMOS管的柵極與第^^一PMOS管的漏極連接。
9.如權利要求6所述的軌到軌運算放大器，其特征在于，所述的Class-AB輸出級包含 第十六PMOS管、第十七PMOS管、第十八PMOS管、第十六NMOS管、第十七NMOS管、第十八 NMOS管、第一電容及第二電容； 所述第十六PMOS管的源極、第十八PMOS管的源極及第十八NMOS管的漏極分別連接電 源電壓； 所述第十六PMOS管的漏極與第十六NMOS管的漏極連接后作為Class-AB輸出級的輸 出立而； 所述第十六PMOS管的柵極與第十八NMOS管的源極連接后與第十PMOS管的漏極連接； 所述第十七PMOS管的源極與第十六NMOS管的柵極連接后與第^^一PMOS管的漏極連 接； 所述第十七PMOS管的漏極、第十六NMOS管的源極及第十七NMOS管的源極分別連接地 電壓； 所述第十七PMOS管的柵極、第十七NMOS管的漏極及第十七NMOS管的柵極連接后與電 源電壓連接； 所述第十八PMOS管的漏極、第十八PMOS管的柵極及第十八NMOS管的柵極連接后與地 電壓連接； 所述第一電容的一端連接第十六PMOS管的柵極，其另一端分別連接第二電容的一端 及第十六PMOS管的漏極； 所述第二電容的另一端與第十六NMOS管的柵極連接。
10.如權利要求3所述的軌到軌運算放大器，其特征在于，所述的第一PMOS管、第二 PMOS管、第一NMOS管及第二NMOS管均為低閾值MOS管。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種軌到軌運算放大器，包含：輸入級，接收輸入的正端輸入信號及負端輸入信號；第一級輸出級，與所述輸入級連接；Class-AB輸出級，與所述第一級輸出級連接，實現(xiàn)軌到軌的輸出；其中所述第一級輸出級包含第一輸出支路及第二輸出支路，分別與Class-AB輸出級連接；所述軌到軌運算放大器還包含Class-AB控制級，與所述第一輸出支路連接。本發(fā)明能夠工作在低壓情況下，明顯改善瞬態(tài)性能，并且沒有增加電路的復雜度和功耗。
【IPC分類】H03F3-45
【公開號】CN104734652
【申請?zhí)枴緾N201510148931
【發(fā)明人】王亞, 陳珍珍, 張洪, 楊清
【申請人】聚辰半導體(上海)有限公司
【公開日】2015年6月24日
【申請日】2015年3月31日