[发明专利]轨到轨输入运放器

说明书

一种轨到轨输入运算放大器，包括探测电路，用于探测出输入信号的共模电压，所述运算放大器还包括至少第一电流镜，通过镜像输入端的电流，并再通过第一电流镜的镜像电路控制输入端的负载，使输入端的负载电流随输入信号变化而变化。运算放大器的输出端的电流及工作点不影响，提高了运算放大器的稳定性。

技术领域

本发明涉及运放器，尤其涉及一种轨到轨输入级运放器。

背景技术

运算放大器简称运放，早期应用于模拟计算机中，用以实现数学运算，故得名运算放大器。一般可将运放简单地视为：具有一个信号输出端口(Out)和同相、反相两个高阻抗输入端的高增益直接耦合电压放大单元，因此可采用运放制作同相、反相及差分放大器。

运放器主要是用在模拟电路中，比如放大器、比较器、模拟运算器，是经常要用到的器件。而随着半导体技术的发展，运放的种类繁多，广泛应用于电子行业当中。有些运放的输入不允许达到电源或地，输出达不到电源或地。而常常需要轨到轨运算放大器来获得更大的电源区间，满足一些电路设计的需求。

图1为现有的一种轨到轨输入运算放大器的结构图。

当输入vin1/vin2比较低时，输入对管MP9/MP10能工作，当输入vin1/vin2接近电源电压时，输入对管MN13/MN14能工作，能提供轨到轨输入的功能。VB1，VB2，VB3，VB4为偏置点。

图1的结构有明显的缺点，在输入接近地或者电源时，运算放大器的工作点会发生明显变化，从而导致运算放大器的性能不够稳定。假设输入vin1/vin2接近地时，MN13/MN14处于截止状态，没有电流流过，但MP7/MP8设计的电流是2I，由于电流不能流向MN13/MN14，都只能流向MP5/MP6，这就导致运算放大器的输出端的管子的工作点偏离了原来设计的工作点，运算放大器的性能就会受到影响。

同样，当输入vin1/vin2的电压接近电源时，MP9/MP10处于截止状态，没有电流流过，但MN1/MN2设计的电流是2I，由于电流不能流向MP9/MP10，都只能流向MN3/MN4，这就导致运算放大器的输出端的管子的工作点偏离了原来设计的工作点，运算放大器的性能就会收到影响。

本发明提出一种轨到轨输入运算放大器，能够实现具有较高性能的轨到轨输入。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，克服现有技术中存在的问题，提供一种轨到轨输入运算放大器，具有较好的稳定性，具有较高性能。

为了解决上述问题，本发明的技术方案是这样的：

一种轨到轨输入运算放大器，包括探测电路，用于探测出输入信号的共模电压Vin_VCM，所述运算放大器还包括至少第一电流镜，通过镜像输入端的电流，并再通过第一电流镜的镜像电路控制输入端的负载，使输入端的负载电流随输入信号变化而变化，其中所述第一电流镜包括第一晶体管组和第二晶体管组，所述第一晶体管组包括第十三晶体管MN13、第十四晶体管MN14和第十二晶体管MN12，所述第二晶体管组包括第二十一晶体管MN21和第二十晶体管MN20，第二十晶体管MN20与第十二晶体管MN12相连，第一偏置电压VB1连接第二十晶体管MN20，所述共模电压提供给第二十一晶体管MN21，第二十二晶体管MP22与第二十一晶体管MN21相连，所述第二十二晶体管MP22与所述输入端的负载相连，从而所述第十三晶体管MN13和第十四晶体管MN14的电流不经过输出端，而是经由所述第一电流镜经过所述输入端的负载。

所述探测电路包括第一电阻R1和第二电阻R2，探测出第一输入电压Vin1和第二输入电压Vin2的共模电压Vin_VCM。

所述输入端的负载包括第二十三晶体管MP23和第二十四晶体管MP24。