轨对轨输入级电路及运算放大器的制作方法

本发明是关于一种输入级电路，特别是关于一种运算放大器内的轨对轨输入级电路及运算放大器。

背景技术：

1、运算放大器(operation amplifier)为常见的电子电路。为了在全电压范围(fullvoltage range)中获得高输入摆幅(swing)，运算放大器必需要能够处理轨对轨(rail-to-rail)的共模(common mode)输入电压。当运算放大器接收不同的输入电压时，运算放大器的增益(gain)必需维持在一固定值，以确保运算放大器的效率。

技术实现思路

1、本发明的一实施例提供一种轨对轨输入级电路，耦接一输出级电路。输出级电路具有一输出端。输出端的电压位准与一第一输入端以及一第二输入端的电压位准有关。轨对轨输入级电路包括一第一电流源、一第二电流源、一第一p型晶体管、一第二p型晶体管、一第一n型晶体管、一第二n型晶体管、一第一处理电路、一第二处理电路、一第一电压调整电路以及一第二电压调整电路。第一电流源提供一第一电流。第二电流源提供一第二电流。第一p型晶体管耦接于第一电流源与输出级电路之间，并耦接第一输入端。第二p型晶体管耦接于第一电流源与输出级电路之间，并耦接第二输入端。第一n型晶体管耦接于第二电流源与输出级电路之间，并耦接第一输入端。第二n型晶体管耦接于第二电流源与输出级电路之间，并耦接第二输入端。当第一输入端的电压位准高于一第一门槛值时，第一处理电路根据一第一控制电压，产生一第三电流。流经第一及第二n型晶体管的电流总和为第一及第三电流总和。当第一输入端的电压位准低于一第二门槛值时，第二处理电路根据一第二控制电压，产生一第四电流。流经第一及第二p型晶体管的电流总和为该第二及第四电流总和。当第一输入端的电压位准高于第一门槛值时，第一电压调整电路调整第一控制电压。当第一输入端的电压位准低于第二门槛值时，第二电压调整电路调整第二控制电压。

2、在另一实施例中，一种运算放大器，包括一输入级电路以及一输出级电路。输入级电路包括，一第一电流源、一第二电流源、一第一p型晶体管、一第二p型晶体管、一第一n型晶体管、一第二n型晶体管、一第一处理电路、一第二处理电路、一第一电压调整电路以及一第二电压调整电路。第一电流源提供一第一电流。第二电流源提供一第二电流。第一p型晶体管耦接于第一电流源与一第一节点之间，并耦接第一输入端。第二p型晶体管耦接于第一电流源与一第二节点之间，并耦接第二输入端。第一n型晶体管耦接于第二电流源与一第三节点之间，并耦接第一输入端。第二n型晶体管耦接于第二电流源与一第四节点之间，并耦接第二输入端。当第一输入端的电压位准高于一第一门槛值时，第一处理电路根据一第一控制电压，产生一第三电流。流经第一及第二n型晶体管的电流总和为第一及第三电流总和。当第一输入端的电压位准低于一第二门槛值时，第二处理电路根据一第二控制电压，产生一第四电流。流经第一及第二p型晶体管的电流总和为第二及第四电流总和。当第一输入端的电压位准高于该第一门槛值时，第一电压调整电路调整第一控制电压。当第一输入端的电压位准低于第二门槛值时，第二电压调整电路调整第二控制电压。输出级电路根据第一、第二、第三及第四节点的电压位准，产生一输出电压。

技术特征：

1.一种轨对轨输入级电路，其特征在于，耦接一输出级电路，所述输出级电路具有一输出端，所述输出端的电压位准与一第一输入端以及一第二输入端的电压位准有关，所述轨对轨输入级电路包括：

2.如权利要求1所述的轨对轨输入级电路，其特征在于，所述第一处理电路包括：

3.如权利要求2所述的轨对轨输入级电路，其特征在于，

4.如权利要求3所述的轨对轨输入级电路，其特征在于，所述第一电压调整电路包括：

5.如权利要求4所述的轨对轨输入级电路，其特征在于，所述第二处理电路包括：

6.如权利要求5所述的轨对轨输入级电路，其特征在于，所述第四电流相同于所述第三电流。

7.如权利要求5所述的轨对轨输入级电路，其特征在于，

8.如权利要求7所述的轨对轨输入级电路，其特征在于，所述第二电压调整电路包括：

9.如权利要求8所述的轨对轨输入级电路，其特征在于，更包括：

10.如权利要求9所述的轨对轨输入级电路，其特征在于，当所述第一电流流经所述第一晶体管时，所述控制电路导通所述第一开关，当所述第二电流流经所述第五晶体管时，所述控制电路导通所述第二开关。

11.如权利要求9所述的轨对轨输入级电路，其特征在于，当所述第一开关被导通时，所述第二开关不导通，当所述第一开关不导通时，所述第二开关导通。

12.如权利要求9所述的轨对轨输入级电路，其特征在于，

13.如权利要求12所述的轨对轨输入级电路，其特征在于，所述控制电路包括：

14.如权利要求13所述的轨对轨输入级电路，其特征在于，所述第六晶体管、第七晶体管、第八晶体管、第十三晶体管及第十四晶体管的源极耦接一第一电源轨，所述第二晶体管、第三晶体管、第四晶体管、第十一晶体管及第十二晶体管的源极耦接一第二电源轨，所述第一电流源耦接于所述第一电源轨与所述第一p型晶体管的源极之间，所述第二电流源耦接于所述第一n型晶体管的源极与所述第二电源轨之间。

15.一种运算放大器，其特征在于，包括：

16.如权利要求15所述的运算放大器，其特征在于，

17.如权利要求16所述的运算放大器，其特征在于，所述第一电压调整电路根据流经所述第一电流镜的电流，调整所述第一补偿晶体管的栅极电压，所述第二电压调整电路根据流经所述第二电流镜的电流，调整所述第二补偿晶体管的栅极电压。

18.如权利要求17所述的运算放大器，其特征在于，当所述第一电压调整电路调整所述第一补偿晶体管的栅极电压时，所述第二电压调整电路暂停调整所述第二补偿晶体管的栅极电压，当所述第二电压调整电路调整所述第二补偿晶体管的栅极电压时，所述第一电压调整电路暂停调整所述第一补偿晶体管的栅极电压。

19.如权利要求15所述的运算放大器，其特征在于，所述第三电流为所述第一电流的3倍，所述第四电流为所述第二电流的3倍，所述第一电流等于所述第二电流。

20.如权利要求15所述的运算放大器，其特征在于，所述输出级电路包括：

技术总结
一种轨对轨输入级电路及运算放大器，所述轨对轨输入级电路包括一第一P型晶体管、一第二P型晶体管、一第一N型晶体管、一第二N型晶体管、一第一处理电路、一第二处理电路、一第一电压调整电路以及一第二电压调整电路。第一P型晶体管及第一N型晶体管耦接一第一输入端。第二P型晶体管及第二N型晶体管耦接一第二输入端。当第一输入端的电压位准高于一第一门槛值时，第一电压调整电路控制第一处理电路的运作。当第一输入端的电压位准低于一第二门槛值时，第二电压调整电路控制第二处理电路的运作。

技术研发人员：李政道
受保护的技术使用者：新唐科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/10/17