[发明专利]一种提高运算放大器电源抑制比的频率补偿电路

说明书

本发明涉及一种具有提高电源抑制比频率补偿电路的运算放大器，属于模拟集成电路领域。两级运算放大器结构为：偏置电压V_BIAS1为M3和M4管栅极供电，使得M1和M3(M2和M4)构成共源共栅结构。共源共栅的M1、M3和M2、M4构成第一级放大器的差分输入。偏置电压V_BIAS2为M5、M9管栅极供电，M5管是差分输入的尾电流。M8是第二级放大器的输入管，M9是第二级的电流源负载。补偿电容C_c一端接到共栅管M4的源极V₁节点，另一端连接运放输出节点V_O。本发明相比传统米勒补偿电路结构，具有该补偿电路的运算放大器满足频率补偿的同时，还可以提高大约30dB电源抑制比，使得更有利于满足复杂环境应用的要求。

技术领域

本发明涉及一种运算放大器(OP)的频率补偿方法，尤其是应用在提高运算放大器的电源抑制比方面，属于模拟集成电路设计领域。

背景技术

在当今的无线通信领域，SoC芯片以其低廉的成本，简洁快速的产品化优势，已经成为了市场的主流产品。但是在SoC芯片中因为集成了射频电路，模拟电路和数字逻辑电路三大部分，数字电路由于在工作过程中逻辑单元的频繁快速翻转会给电源上带来很大的干扰，因此芯片电源上会存在各种频率的干扰信号。这些干扰对于模拟电路来说是致命的，因此有必要寻找能够提高模拟电路电源抑制比的电路结构，而运算放大器是模拟电路的核心和基石，提高运算放大器的电源抑制比尤为重要。如图1所示的两级运算放大器采用传统的密勒补偿结构，补偿电阻R_Z的一端连接到晶体管M₆的漏极另一端连接到补偿电容C_c而补偿电容的另一端则是连接到晶体管M₆的栅极。这种频率补偿结构，在高频时，补偿电容C_c的阻抗变小，运算放大器的输出与晶体管M₆的栅极交流短接，使得晶体管变成了二极管连接，这样会把高频扰动直接耦合到运算放大器的输出端，因此电源抑制比很差。

发明内容

本发明则描述了一种能够提高运算放大器电源抑制比的频率补偿结构，该结构对高频的电源扰动抑制尤其明显。

为了解决以上的问题，本发明提出的电路结构图2和图3，其中图2中包括：运算放大器的输入级由源极相连的晶体管M₁和M₂组成，而连接到输入级源极的晶体管M₅给运算放大器提供偏置电流。二极管连接的晶体管M₇的漏极和栅极连接到M₆的栅极组成PMOS电流镜作为运算放大器第一级的负载部分，栅极连接到V_BIAS1,V_BIAS2的晶体管M₃和M₄的漏极分别连接到晶体管M₇和M₆的漏极，源极分别连接到晶体管M₁和M₂的漏极，组成了共源共栅或者折叠共源共栅结构，提高输出阻抗；而对应的在图3中连接到晶体管M₁₀和M₁₁的漏极则是提供了输出级的偏置电流。作为运算放大器的第二级，晶体管M₈的栅极连接到M₆的漏极，晶体管M₉的漏极与晶体管M₈的漏极相连用来给第二级放大电路提供偏置电流；补偿电容C_c的一端接到晶体管M₄的源极即V₁结点而不是连接到晶体管M₈的栅极即V₂结点，另一端连接到晶体管M₈的漏极即V_O结点。图3的电路结构比图2电路结构的优势在于有更宽的共模输入电压范围。

基于本电路所实现的结构，其优点在于：

(1)提高运算放大器的电源抑制比，尤其是频率较高的部分；