[发明专利]运算放大器

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体集成电路制造，特别是涉及一种运算放大器。

背景技术

如图1所示，是现有运算放大器电路图；由NMOS管MN1和NMOS管MN2组成差分放大电路的输入管，PMOS管MP1和NMOS管MN1的漏极连接并NMOS管MN1的有源负载，PMOS管MP2和NMOS管MN2的漏极连接并NMOS管MN2的有源负载，NMOS管MN4连接NMOS管MN1和MN2的源极并为NMOS管MN1和MN2提供电流源；电流源I1输入到NMOS管MN3，NMOS管MN3、MN4和MN5组成镜像电路。NMOS管MN2的漏极输入第一级放大信号。PMOS管MP3为第二级放大电路，PMOS管MP3的栅极连接NMOS管MN2的漏极，PMOS管MP3的漏极输出第二级放大信号即图1中的信号OUT。电容Cm连接在PMOS管MP3的栅极和漏极之间并形成密勒补偿通路。

如图2所示，是图1的电路框图，第一级放大电路101即为由NMOS管MN1、MN2和MN4以及PMOS管MP1和MP2组成的差分放大电路，输入信号Vin包括输入正相信号INP和输入反相信号INN，输入正相信号INP从NMOS管MN2的栅极输入，输入反相信号INN从NMOS管MN1的栅极输入，第一级放大信号从NMOS管MN2的漏极输出，故第一级放大电路101的增益-AV1为负值即输出信号为输入信号的放大信号且会反相；第二级放大电路102由PMOS管MP3形成，PMOS管MP3组成一共源放大器，第一级放大电路101的增益-AV2也为负值。输出信号Vout和地之间连接由负载电容CL。第一级放大电路101的跨导为gm1，第二级放大电路102的跨导为gmL。

如图1所示的现有运算放大器的传输函数为：

其中，R_o1表示第一级放大电路101的输出电阻，R_L表示第二级放大电路102的输出电阻，Cm表示电容Cm的值，C_L表示负载电容Cl的值。

可以看出二级放大器的结构引入了二个极点，电容Cm形成密勒补偿能够拉宽两极点的间距，但是电容Cm同时还会在第一级放大信号和第二级放大信号之间形成一个前馈通路，该前馈通路会带来一个右半平面零点，右半平面零点不仅会提高增益还会使相位降低，故增加了电路的不稳定性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种运算放大器，能提高稳定性。

为解决上述技术问题，本发明提供的运算放大器包括：

第一级放大电路，为单端输出差分放大电路，所述单端输出差分放大电路的反相输出端作为所述第一级放大电路的输出端并输出第一级放大信号。

第二级放大电路，其输入端连接所述第一级放大信号，所述第二级放大电路的输出端输出第二级放大信号；所述第二级放大电路的输入端和输出端之间连接第一电容；所述第一电容在所述第二级放大电路的输入端和输出端形成密勒补偿通路。

所述第二级放大电路包括第一MOS晶体管，所述第一MOS晶体管和所述第二级放大电路的输出端相连并为所述第二放大电路提供电流源负载。

所述单端输出差分放大电路的反相输入端通过第二电容连接到所述第一MOS晶体管的栅极，通过所述第二电容和所述第一MOS晶体管在所述单端输出差分放大电路的反相输入端和所述第二级放大电路的输出端之间形成前馈通路，所述第一MOS晶体管对前馈通路信号放大且所述第一MOS晶体管的跨导设置为大于所述第一级放大电路的跨导使运算放大器形成一个左半平面零点。

进一步的改进是，由第二MOS晶体管和第三MOS晶体管组成所述单端输出差分放大电路的输入对管，所述第二MOS晶体管的栅极为所述单端输出差分放大电路的反相输入端，所述第三MOS晶体管的栅极为所述单端输出差分放大电路的正相输入端，所述第三MOS晶体管的漏极作为所述单端输出差分放大电路的反相输出端。

进一步的改进是，所述第二MOS晶体管和所述第三MOS晶体管都为NMOS管。

进一步的改进是，所述第二MOS晶体管的负载由第四PMOS管组成，所述第三MOS晶体管的负载由第五PMOS管组成，所述第四PMOS管的源极和所述第五PMOS管的源极都连接电源电压，所述第四PMOS管的栅极和漏极和所述第五PMOS管的栅极都连接所述第二MOS晶体管的漏极，所述第五PMOS管的漏极连接所述第三MOS晶体管的漏极。

进一步的改进是，所述第二MOS晶体管和所述第三MOS晶体管的源极都连接第一电流源。