[实用新型]一种无电阻半导体集成电压通用运算放大器

说明书

技术领域

本实用新型涉及基于半导体集成电路技术原理的新型通用运算放大器集成电路器件，尤其涉及一种无电阻半导体集成电压通用运算放大器。

背景技术

通用运算放大器是被广泛使用的一种模拟集成电路。在该类集成电路中广泛采用的核心器件是双极型晶体管(bipolartechnologicalprocess)与MOS晶体管(MOStechnologicalprocess)。其中，双极型晶体管是电流控制型器件，在电路中需要电阻限制、控制电流。即使MOS晶体管是电压控制型器件，在电路中也不可避免地要使用电阻实现合理的偏置及负载。

电阻在模拟集成电路中的设计与使用已经成为该领域常态。集成电路中的电阻元件占用较大的芯片面积，产生功耗(特别是静态功耗)，精度较差，电源电压波动引起电流变化，从而影响电路功能和性能。

因此，要对现有技术进行改进，必须抛弃必须使用电阻设计的传统，用CRD(恒流二极管)器件替代恒流源电路给双极型晶体管或MOS晶体管提供合理的偏置及有源负载，提高工作点稳定性，获得高增益。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种无电阻半导体集成电压通用运算放大器，用CRD(恒流二极管)器件替代恒流源电路给双极型晶体管或MOS晶体管提供合理的偏置及有源负载，提高工作点稳定性，获得高增益。

本实用新型的技术方案如下：

本实用新型是用CRD器件替代恒流源电路给双极型晶体管或MOS晶体管提供合理的偏置及有源负载，实现全有源器件的通用运算放大器电路结构。

因此，本实用新型的无电阻半导体集成通用运算放大器，它由前置级、中间级和末级放大器电路构成；

前置级放大器由J1，J2，Q3,Q4组成源极跟随器-共基极差分放大器，J1，J2是JFET；Q1,Q2,Q3,Q4组成射极跟随器-共基极差分放大器；CRD1，CRD2作前置级输出的有源负载；CRD3为前置级的固定电流偏置；

中间级放大器由Q3、Q4、Q5、Q6与Q5、Q6、Q7、Q8构成达林顿射极跟随器-共基极放大器，Q7是Q6的有源负载；CRD4为中间级的固定电流偏置，CRD5为Q7、Q8与Q9、Q10提供固定电流偏置；

末级放大器为推挽输出，CRD6为Q14、Q15或Q16、Q17提供电流偏置，同时限定Q14、Q15或Q16、Q17的功耗范围；CRD5、Q8或Q10为Q12、Q13或Q14、Q15提供电流偏置，同时限定Q12、Q13或Q14、Q15的功耗范围。

本实用新型中用和双极型工艺(bipolartechnologicalprocess)兼容的二端器件CRD在电路中直接替代现在一直使用的各种恒流源电路，新电路中无电阻元件，整个电路结构简单，形式标准，前置级、中间级电路对称(对称程度高有利于失调电流，失调电压，共模抑制比等核心参数的改善)，使用的元器件数量大幅减少，CRD器件的尺寸比集成电阻小很多，集成密度提高，功耗减少。由于CRD器件对电流的恒定限制作用，限定了各个晶体管的工作状态范围，不需要再加各种负反馈电路调控，整个电路内部没有负反馈，电路瞬态响应大为改善。对于末级输出来说，由于CRD5，CRD6限定了驱动电流的范围，也就限定了输出电流的范围，不需要过流保护，即使输出端负载短路也不会损害整个电路，安全性提高。

本实用新型的这种无电阻半导体集成通用运算放大器技术特点在以下方面：

无电阻的有源电路结构。使用的元器件数量大幅减少，CRD器件的尺寸比集成电阻小很多，集成密度提高。CRD器件对电流的恒定限制作用，限定了各个晶体管的工作状态范围。和双极型制造工艺(bipolartechnologicalprocess)完全兼容。调整器件参数，可获得不同电路技术指标。

附图说明

图1是本实用新型的JFET高阻抗输入电路结构；

图2是本实用新型的低失调输入电路结构；

图3是运算放大器符号；

图4是CRD特性示意图；

图5是本实用新型的内部电路划分示意图；

图6是PNP晶体管有源负载及输出推动；

图7是晶体管多集电极形式示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。