[发明专利]通过交换跨导单元的运算放大器共享

说明书

【技术领域】

本发明涉及运算放大器电路，特别涉及具有开关电容网络的共享双通道运算放大器。

【背景技术】

运算放大器（Op Amp）被广泛使用。开关电容网络可以放在运算放大器的输入上，并使用两相非重叠时钟计时。在运算放大器重置的相位期间，清除任何存储的误差电荷。输入被采样并存储在一个电容上。在另一个相位，存储的输入被运算放大器放大。该运算放大器的输出被反馈回到开关电容网络，以存储误差电荷。

实际上运算放大器只为两相中的一个相位放大。因为运算放大器并不为另一个相位放大，所以运算放大器基本上只有一半时间在做有用的工作。

已经有个各种方法通过共享一个运算放大器而使用这个浪费的时间。可以在运算放大器的输入上放置一个复用器，这样允许两个电容网络连接到同一个运算放大器的输入上。但是，在寄生电容上可能出现存储器效应，导致两个输入信号相互依赖，而不是真正的相互不关联。可以添加重置电路以减小存储器效应，但是重置电路需要额外的时间运行，降低该运算放大器的工作频率。而且重置电路还增加尺寸、面积、成本、以及寄生负荷。也可以添加第二差分输入晶体管对，但是差分输入晶体管要尺寸很大，才能减小噪音并增加增益。因此，添加第二差分输入对的价格是特别高的。

期望有一个使用开关电容网络的共享运算放大器。期望有共享运算放大器是因为较低的功耗、面积，又因为共享电路而没有过多的面积开销或速度损失。期望有更简洁的共享运算放大器。

【附图说明】

图1是一个折叠式共源共栅运算放大器的示意图。

图2显示一个运算放大器，其有共源共栅的源电流晶体管短接在一起。

图3显示双通道运算放大器，其在跨导单元和电流导引级之间有交换开关网络。

图4是在其输入上有双开关电容网络的双通道运算放大器的方框图。

图5是用于第一通道输入的第一开关电容网络的示意图。

图6是用于第二通道输入的第二开关电容网络的示意图。

图7是显示一个共享运算放大器的两个独立输入在两个时钟相位期间交替取样和放大的时间图。

图8是一个共享运算放大器的两个独立输入和一个交替输出的波形图。

图9是另一个使用电流镜的共享运算放大器。

图10是另一个共享两级运算放大器。

【具体实施方式】

本发明涉及改进的共享运算放大器。以下描述使本领域技术人员能够依照特定应用及其要求制作和使用在此提供的本发明。所属领域的技术人员将明了对优选实施例的各种修改，且本文所界定的一般原理可应用于其它实施例。因此，本发明不希望限于所展示和描述的特定实施例，而是应被赋予与本文所揭示的原理和新颖特征一致的最广范围。

图1是一个折叠式共源共栅运算放大器（folded cascode op amp，的示意图。该运算放大器有第一级和第二级，以及由第二级产生的差分输出VOUTP、VOUTN。在第一级，一个输入被存储并应用在差分晶体管10、12的栅极上，在第二级，一个偏压VBP2应用在输入晶体管20、22的栅极上。

第一级包括第一跨导单元110，尾电流晶体管14提供电流给差分晶体管10、12的源极，它们导引电流到电流导引输入级120的两个分支内。电流导引晶体管16、18在它们的栅极上接收共模反馈电压VCMFB，电流导引输出级122内的电流导引晶体管26、28也一样。电流导引晶体管16、26的漏极通过节点CSN连接在一起，而电流导引晶体管18、28的漏极通过节点CSP连接在一起，因此连接了该运算放大器的第一级和第二级。

电流导引输出级122在输出VOUTP、VOUTN之前还有共源共栅晶体管30、32，其串联在一起。偏压VBN2应用在共源共栅晶体管30、32的栅极上，而另一个偏压VBP1应用在尾电流晶体管14的栅极上以及第二跨导单元112的源电流晶体管24、25的栅极上。

该运算放大器的第二级是共源共栅级，所以两个分支不是连接在一起的。来自源电流晶体管24的电流只流过输入晶体管20，而来自源电流晶体管25的电流只流过输入晶体管22。

发明人注意到如果输入晶体管20、22是连接在一起的话，如通过虚线节点CC，那么源电流晶体管24、25就是一样的，可以是一个单个的晶体管，类似第一级中的尾电流晶体管14。