[发明专利]增加运算放大器回转率的装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种应用于负回授的单位增益输入缓冲器的运算放大器，尤指一种应用镜射电流的比较来控制辅助输出，用以增加运算放大器回转率的装置。 

背景技术

已知的运算放大器为了达到高回转率(Slew Rate)的需求，方式包括增加差动输入对(Differential Input Pair)的电流或减少补偿电容；但增加差动输入对的电流会增加静态电流消耗，减少补偿电容则牺牲了运算放大器的稳定度。 

已知的另一方法是使用误差放大器(Error Amplifier)去推动共源极输出级，即推挽式(Push-pull)输出级输出，也就是增加额外的电路来达到目的。请参阅图1，是已知高回转率运算放大器的示意图，其组成是由一运算放大器11，二个误差放大器12与13，以及一P型金属氧化物半导体场效应管(PMOS)14与一N型金属氧化物半导体场效应管(NMOS)15所组成的推挽式(Push-pull)输出级。误差放大器12与13用来控制输出级的P型金属氧化物半导体场效应管14与N型金属氧化物半导体场效应管15，其原理为利用误差放大器12与13反相(Inverting)输入端接至运算放大器11的输出端，非反相(Non-Inverting)输入端接至输出端节点Vout所构成的虚拟短路(Virtual short)，加上误差放大器12和P型金属氧化物半导体场效应管14，以及误差放大器13和N型金属氧化物 半导体场效应管15所形成的负回授回路来控制P型与N型金属氧化物半导体场效应管14、15所组成的推挽式输出级，以提供负载端推入(Push)或拉出(Pull)的电流。 

此提高回转率的高回转率运算放大器的工作原理是当其输出电压V0小于运算放大器11的输出电压V1时，误差放大器12的输出电压V2会使P型金属氧化物半导体场效应管14增加导通，而误差放大器13的输出电压V3会使N型金属氧化物半导体场效应管15减少导通或完全关闭，此时P型金属氧化物半导体场效应管14会推入(Push)，也就是产生电流至输出端节点Vout。当输出电压V0大于运算放大器11的输出电压V1时，误差放大器12的输出电压V2会使P型金属氧化物半导体场效应管14减少导通或完全关闭，而误差放大器13的输出电压V3会使N型金属氧化物半导体场效应管15增加导通，此时N型金属氧化物半导体场效应管15会自输出端节点Vout拉出(Pull)，也就是汇集(Sink)电流。 

而当输出电压V0等于运算放大器11的输出电压V1时，误差放大器12的输出电压V2会使的P型金属氧化物半导体场效应管14操作在一静态电流下，而误差放大器13的输出电压V3会使的N型金属氧化物半导体场效应管15操作在此静态电流下。也就是当输入与输出相等时，P型金属氧化物半导体场效应管14与N型金属氧化物半导体场效应管15操作在原先设定的直流偏压条件(DCbias condition)下。 

这种结构通常是用来推动重负载，如小电阻、大电容等。为了要让P型金属氧化物半导体场效应管14与N型金属氧化物半导体场效应管15能提供大电流至负载，其外观比(Aspect ratio)要非常大。因此，推挽式输出级需消耗很大的静态电流，要符合低功率消耗、高回转率的目标反而非常困难。此外，电路结构也较复杂，在误差放大器的设计上还需要考虑其偏移电压(Offset Voltage)、布局上的对称性、频宽，以及噪声的大小，因此势必要占掉极大的芯片面积，增加制造的成本。

发明内容

于是为解决上述缺陷，避免缺陷存在，本发明的目的在于提供一种增加运算放大器回转率的装置，且不增加运算放大器静态消耗电流，不改变运算放大器极零点位置。