[发明专利]运算放大器及其驱动电路

说明书

技术领域

本发明是有关于一种运算放大器及其驱动电路，且特别是有关于一种可提升反应速度的运算放大器及其驱动电路。

背景技术

运算放大器在集成电路设计中扮演着相当重要的角色，并可用以实现多种不同运作功能。例如，运算放大器可以用来增强输出信号的驱动能力，以驱动负载或者下一级电路。

一般而言，运算放大器可为负反馈组态并具有单增益(unity gain)。在此组态下，运算放大器的输出电压会依照所接收到的输入电压的变化而随之变动，并且，输出电压理想上会与输入电压的电压电平相同。然而，当输入电压发生转态(在此指输入电压由低电压电平转变为高电压电平，或由高电压电平转为低电压电平)时，若其电压电平变得过高或过低，将可能造成运算放大器中的部分晶体管被关闭。若发生上述情况，则会减少运算放大器的电流量，导致运算放大器的反应速度降低，并会增加运算放大器的转态期间。此处的转态期间是指反应于输入电压的转态，运算放大器的输出电压随之改变直至稳定输出所需的时间。

为了改善上述问题，现有的运算放大器是利用定转导(constant gm)电路，并采用稳定的偏压来控制电流源，藉以对运算放大器的输入级电路进行电流补偿。然而，当运算放大器处于稳态(也即，运算放大器将输出电压稳定输出)时，此种架构将会造成额外的直流耗电。

发明内容

本发明提供一种运算放大器及其驱动电路，可提升运算放大器的反应速度，并改善稳态时的直流耗电问题。

本发明提出的运算放大器电路包括输入级电路、输出级电路以及定转导电路。其中，输入级电路依据输入电压而提供至少一个驱动电压。输出级电路耦接于输入级电路，具有至少一个输入端及输出端。所述输入端接收所述驱动电压，并依据所述驱动电压以在输出端提供输出电压，且输出端耦接于输入级电路的反相输入端。定转导电路包括定转导开关电路、至少一个电流镜电路以及电流镜开关电路。定转导开关电路耦接输入级电路，以控制定转导电路的操作。所述电流镜电路耦接于定转导开关电路。电流镜开关电路耦接于定转导开关电路及所述电流镜电路之间。定转导开关电路依据输出级电路所接收的所述驱动电压以在所述驱动电压发生转态时使所述电流镜电路在转态期间内运作，以对输入级电路提供补偿电流。其中，所述驱动电压为非转态期间时，电流镜开关电路关闭所述电流镜电路。

在本发明一实施例中，上述驱动电压依据输入电压发生转态而相应地转态。

在本发明一实施例中，上述输出级电路的所述输入端包括第一输入端及第二输入端，且该输入级电路包括第一晶体管差动对以及第二晶体管差动对。第一晶体管差动对包括第一晶体管以及第二晶体管。第一晶体管具有第一端、第二端及控制端。第一晶体管的第一端耦接于输出级电路的第一输入端，第一晶体管的控制端接收输入电压。第二晶体管具有第一端、第二端及控制端。第二晶体管的控制端接收输出电压。其中，第一晶体管的第二端与第二晶体管的第二端共同耦接至第一共同节点，第一共同节点的电压电平依据第一偏压而决定。第二晶体管差动对包括第三晶体管以及第四晶体管。第三晶体管，具有第一端、第二端及控制端。第三晶体管的第一端耦接于输出级电路的第二输入端，第三晶体管的控制端接收输入电压。第四晶体管具有第一端、第二端及控制端，第四晶体管的控制端接收输出电压。其中，第三晶体管的第二端与第四晶体管的第二端共同耦接至第二共同节点，第二共同节点的电压电平依据第二偏压而决定。

在本发明一实施例中，当第一晶体管差动对和第二晶体管差动对的其中之一反应于所述驱动电压发生转态而关闭时，上述定转导开关电路依据输出级电路所接收的所述驱动电压以在转态期间内对第一晶体管差动对和第二晶体管差动对的其中之另一提供补偿电流。

在本发明一实施例中，上述输出级电路包括第五晶体管以及第六晶体管。第五晶体管具有第一端、第二端及控制端。第五晶体管的第一端耦接于电源电压，第五晶体管的第二端耦接于输出端，且第五晶体管的控制端作为输出级电路的第一输入端并接收所述驱动电压。第六晶体管具有第一端、第二端及控制端。第六晶体管的第一端耦接于接地电压，第六晶体管的第二端耦接于输出端，且第六晶体管的控制端作为输出级电路的第一输入端并接收所述驱动电压。

在本发明一实施例中，上述输入级电路还包括第七晶体管以及第八晶体管。第七晶体管具有第一端、第二端及控制端。第七晶体管的第一端及第二端耦接于第一共同节点及接地电压之间，且第七晶体管的控制端接收第一偏压。第八晶体管具有第一端、第二端及控制端。第八晶体管的第一端及第二端耦接于第二共同节点及电源电压之间，且第八晶体管的控制端接收第二偏压。