[发明专利]输出级偏压电路以及使用其的运算放大器

说明书

技术领域

本发明涉及一种放大器相关的技术，且特别是涉及一种输出级偏压电路 以及使用其的运算放大器。

背景技术

近年来，由于科技的进步，集成电路在现代产品中已经是不可或缺的基 础元件。从广泛的角度来说，由于自然界发生的信号是模拟信号，例如声音、 影像，故模拟电路在集成电路中仍是无可取代的应用。在模拟电路中，输出 级电路扮演着将输出信号在不造成增益下降的情况下推动负载的角色。

图1是已知具有AB类输出级100的互补型金属氧化物半导体(CMOS) 运算放大器10的电路图。请参考图1，此运算放大器10包括AB类输出级 100、两电阻R10、R11、两电容C10、C11、放大电路A10以及偏压电路B10， 其中偏压电路B10还包括位于图1左边两偏压子电路B10-1、B10-2。为了 说明图1的运算放大器10的运作，在偏压电路B10中标立了节点A、B、X 与Y。偏压子电路B10-1、B10-2主要是通过其内部的电流源IB1、IB2控制 A、B节点的电压，以达到控制X、Y节点的偏压，使得AB类输出级100 的直流偏压电流I_out会与IB1、IB2成一预定比例关系。

此运算放大器10的AB类输出级100的偏压方式在频率响应上有快速 反应的优势且电路简单，但是此架构必须使用折迭迭接组态(folded-cascode) FC，且AB类输出级100上的晶体管101与102个别需要电容+电阻(R10、 C10)以及(R11、C11)。由上面的叙述，可以明显看出此电路至少有以下 两限制：

此电路必须使用两组电容+电阻(R10、C10)以及(R11、C11)。集成 电路中使用电阻与电容相当占据电路的布局面积，且电阻与电容的准确性不 高。

此电路在较高电压的应用上(例：5V)，必须在偏压电路B10使用折迭迭 接组态FC，无法应用在最简单的两级式运算放大器上。

发明内容

有鉴于此，本发明的一目的就是在提供一种输出级电路，以节省电路布 局面积。

本发明的另一目的就是在提供一种运算放大器，用以减少被动元件的使 用，以降低成本。

为了达到上述或其它目的，本发明提出一种输出级电路，适用于增强一 放大电路所输出的一输出信号的驱动能力。此输出级电路包括第一、第二、 第三晶体管、电平移位元件、频率补偿电路以及电压产生电路。第一晶体管 的第一源漏极耦接第一共接电压。第二晶体管的第一源漏极耦接第一晶体管 的第二源漏极。第二晶体管的第二源漏极耦接第二共接电压。第二晶体管的 栅极耦接放大电路的输出端。电平移位元件包括第一端、第二端与第三端， 其第一端耦接放大电路的输出端，并接收该输出信号，其第二端耦接该第二 共接电压。电平移位元件用以将放大电路的输出端的直流电压偏移一预定电 压，并将输出信号反应到其第三端。频率补偿电路耦接于第二晶体管的第一 源漏极与栅极之间。第三晶体管的第一源漏极耦接电平移位元件的第三端。 第三晶体管的第二源漏极耦接第一共接电压。电压产生电路用以输出一控制 电压到第三晶体管的栅极以控制第三晶体管的第一源漏极的电压，以控制流 过第一与第二晶体管的电流。

本发明提出一种运算放大器，此运算放大器包括放大电路以及输出级电 路，其中此输出级电路包括第一、第二、第三晶体管、电平移位元件、频率 补偿电路以及电压产生电路。放大电路的输出端输出一输出信号。第一晶体 管的第一源漏极耦接第一共接电压。第二晶体管的第一源漏极耦接第一晶体 管的第二源漏极。第二晶体管的第二源漏极耦接第二共接电压。第二晶体管 的栅极耦接放大电路的输出端。电平移位元件包括第一端、第二端与第三端， 其第一端耦接放大电路的输出端，并接收该输出信号，其第二端耦接该第二 共接电压。电平移位元件用以将放大电路的输出端的直流电压偏移一预定电 压，并将输出信号反应到其第三端。频率补偿电路耦接于第二晶体管的第一 源漏极与栅极之间。第三晶体管的第一源漏极耦接电平移位元件的第三端。 第三晶体管的第二源漏极耦接第一共接电压。电压产生电路用以输出一控制 电压到第三晶体管的栅极以控制第三晶体管的第一源漏极的电压，以控制流 过第一与第二晶体管的电流。