[发明专利]运算放大器及降低运算放大器的偏移电压的方法

说明书

技术领域

本发明有关于电路设计，特别有关于运算放大器 (Operational amplifier)的电路设计。

背景技术

运算放大器是一种差动模式输入(differential input)、单端 输出(single-ended output)的高增益电压放大器。亦即，一般来 说运算放大器于两差动输入端分别接收一正差动输入电压与一 负差动输入电压，并将正差动输入电压与负差动输入电压的差 额电压以高增益放大后输出于一输出端。由于运算放大器的电 压增益非常大(增益范围从数百至数万倍不等)，且成本低廉， 因此广泛应用于家电、工业以及科学仪器领域，例如用于加法、 乘法等运算电路中。

由于运算放大器是用以放大两输入电压的差额电压，因此 用以接收两输入电压的两差动输入端的电路必须维持一相同的 共模直流电压(common mode DC voltage)。若运算放大器两差 动输入端的电路的直流电压有差异，此直流电压差称为偏移电 压(Offset voltage)。由于偏移电压会影响两输入电压的差额， 并且于增益放大后造成输出电压的误差，因此运算放大器的设 计者必须尽量降低其偏移电压，以避免降低运算放大器的效能。

运算放大器的偏移电压由两因素决定。其中一因素为芯片 生产过程中所造成的运算放大器的元件的不匹配所造成的电压 差，称之为随机偏移电压。另一因素为运算放大器本身电路设 计上的元件不对称所造成电压差，称之为系统偏移电压。随机 偏移电压可通过放大运算放大器所包含的晶体管元件的尺寸而 降低。系统偏移电压则须通过尽量降低运算放大器电路的元件 不对称而降低。

运算放大器的偏移电压可依下式计算而得：

σ2(VOS)=σ2(ΔVTp)+βnβpσ2(ΔVTn)+I2βp|σ2(Δβp)βp+σ2(Δβn)βn|]]>