[实用新型]低噪声全差分高压运算放大器

说明书

本实用新型涉及一种低噪声全差分高压运算放大器，其包括输入级电路、输出级电路、与所述输出级电路适配连接的上共源共栅电路以及与所述输出级电路适配连接的下共源共栅电路；还包括与输出级电路的差分输出端OUTN、差分输出端OUTP适配连接的压摆率保持电路以及能提供输入级电路、输出级电路、上共源共栅电路、下共源共栅电路所需电源的偏置电源电路；通过偏置电源电路减小流过上共源共栅电路的电流时，利用压摆率保持电路能提升经输出级电路的差分输出端OUTN、差分输出端OUTP输出电压的压摆率，以使得所述高压运算放大器的压摆率保持稳定。本实用新型在有效降低噪声的情况下，保持运算放大器的压摆率指标，安全可靠。

技术领域

本实用新型涉及一种高精度全差高压分运算放大器，尤其是一种低噪声全差分高压运算放大器，属于高压运算放大器的技术领域。

背景技术

高压运算放大器除具有对信号的采集、比较、放大、运算等通常的特性功能外，由于其高压大电流的特点，非常适用于需要小体积、大输出功率的场合，广泛应用于一切末级需要大功率输出的电子装置中，在工业控制系统、通讯、汽车电子、轨道交通、新能源节能、军/民用航空航天、武器装备等各个领域都有广泛的应用。

高压运算放大器一般包括输入级电路、上共源共栅电路、下共源共栅电路以及输出级电路等，输入级电路决定运算放大器的许多重要参数，如输入电压范围、宽带等。高压运算放大器的噪声与输入级电路、上共源共栅电路、下共源共栅电路相关，输入级电路的噪声为N₁，上共源共栅电路的噪声为N₂，下共源共栅电路的噪声为N₃，运算放大器所有内部噪声折合到输入端的总噪声N为：

其中，gm₁为输入级电路的跨导，gm₂为上共源共栅电路的跨导，gm₃为下共源共栅电路的跨导；本技术领域人员可知，跨导与流过的电流呈正比，从而根据上述总噪声的表达式可知，减小流过的电流可以减小相应的噪声。

一般地，输入级电路的电流为I₁、上共源共栅电路的电流为I₂、下共源共栅电路的电流为I₃，I₃＝0.5I₁+I₂。由上述说明可知，对于特定的高压运算放大器，输入级电路的电流I₁一般不能调整，否则会导致高压运算放大器的参数变化，因此，将要降低运算放大器的噪声时，只能通过降低上共源共栅电路的电流I₂。当通过降低上共源共栅电路的电流I₂降低运算放大器的总噪声时，会导致运算放大器的压摆率(SR)减小，继而会影响高压运算放大器使用中的技术指标，甚至会引起使用中更多的匹配问题；因此，目前的高压运算放大器均无法有效降低噪声。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种低噪声全差分高压运算放大器，其在有效降低噪声的情况下，保持运算放大器的压摆率指标，安全可靠。

按照本实用新型提供的技术方案，所述低噪声全差分高压运算放大器，包括输入级电路、输出级电路、与所述输出级电路适配连接的上共源共栅电路以及与所述输出级电路适配连接的下共源共栅电路；还包括与输出级电路的差分输出端OUTN、差分输出端OUTP适配连接的压摆率保持电路以及能提供输入级电路、输出级电路、上共源共栅电路、下共源共栅电路所需电源的偏置电源电路；通过偏置电源电路减小流过上共源共栅电路的电流时，利用压摆率保持电路能提升经输出级电路的差分输出端OUTN、差分输出端OUTP输出电压的压摆率，以使得所述高压运算放大器的压摆率保持稳定。

所述输入级电路包括PMOS管PM20以及PMOS管PM21，所述PMOS管PM20的栅极端与差分输入信号INP连接，PMOS管PM21的栅极端与差分输入信号INN连接；所述PMOS管PM20的源极端、PMOS管PM21的源极端与偏置电源电路内的PMOS管PM5的漏极端连接；