專利名稱：運(yùn)算放大器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種運(yùn)算放大器，且特別涉及一種具有差動輸入對的運(yùn)算放大器。
背景技術(shù)：
請參照圖1，圖I繪示已知的差動放大器100的電路圖。差動放大器100包括差動輸入對110、尾端電流源IT以及主動負(fù)載120。差動輸入對110由晶體管NI以及N2所構(gòu)成，而晶體管NI以及N2的控制端(柵極)分別接收互為差動信號的輸入信號VI+以及VI-。尾端電流源IT則耦接在差動輸入對110與參考電壓GND間，并提供差動輸入對110所需的尾端電流。差動放大器100的輸出端則用以產(chǎn)生輸出信號Vo。這種已知的差動放大器100在應(yīng)用上，無論是作為緩沖器、比較器或是其他裝置時，常會因長時間或高頻率的操作，而導(dǎo)致其中的電子元件(例如晶體管NI以及N2)的退 化而造成差動放大器100的可靠度下降。這種差動放大器100的可靠度的下降，則會致使差動放大器100所屬的電子產(chǎn)品的生命周期也隨之減短。因此，如何有效提升電子產(chǎn)品中的運(yùn)算放大器的生命周期，成為本領(lǐng)域的工程師的一個重要的課題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種運(yùn)算放大器，有效提升其使用壽命。本發(fā)明提供一種軌對軌運(yùn)算放大器，有效提升其使用壽命。本發(fā)明提出一種運(yùn)算放大器，包括主要差動輸入對、主要尾端電流源模塊、N個輔助差動輸入對以及N個輔助尾端電流源模塊，其中N為正整數(shù)。主要差動輸入對具有共同端、第一及第二差動端以及第一及第二輸入端，其第一及第二輸入端用以分別接收互為差動信號的第一及第二輸入信號。主要尾端電流源模塊耦接至主要差動輸入對的共同端，并在第一時間區(qū)間提供主要差動輸入對尾端電流。各輔助差動輸入對具有共同端、第一及第二差動端以及第一及第二輸入端，其第一及第二輸入端用以分別接收第一及第二輸入信號，其第一及第二差動端分別耦接至主要差動輸入對的第一及第二差動端。輔助尾端電流源模塊分別耦接至輔助差動輸入對的共同端，各輔助尾端電流源模塊在第二時間區(qū)間提供輔助尾端電流至對應(yīng)連接的各輔助差動輸入對，其中，第一時間區(qū)間以及第二時間區(qū)間部分重疊。本發(fā)明另提出一種軌對軌(rail to rail)運(yùn)算放大器，包括第一運(yùn)算放大器以及第二運(yùn)算放大器。第一運(yùn)算放大器包括第一主要差動輸入對、第一主要尾端電流源模塊、N個第一輔助差動輸入對以及N個第一輔助尾端電流源模塊。第一主要差動輸入對具有共同端、第一及第二差動端以及第一及第二輸入端，其第一及第二輸入端用以分別接收互為差動信號的第一及第二輸入信號。第一主要尾端電流源模塊耦接至第一主要差動輸入對的共同端以及第一參考電壓間，并在第一時間區(qū)間提供第一主要差動輸入對第一尾端電流。各第一輔助差動輸入對具有共同端、第一及第二差動端以及第一及第二輸入端，其第一及第二輸入端用以分別接收第一及第二輸入信號，各第一輔助差動輸入對的第一及第二差動端并分別耦接至第一主要差動輸入對的第一及第二差動端。第一輔助尾端電流源模塊分別耦接至第一輔助差動輸入對的共同端以及第一參考電壓間，各輔助尾端電流源模塊在第二時間區(qū)間提供第一輔助尾端電流至對應(yīng)連接的各第一輔助差動輸入對。第二運(yùn)算放大器包括第二主要差動輸入對、第二主要尾端電流源模塊、M個第二輔助差動輸入對以及M個第二輔助尾端電流源模塊。第二主要差動輸入對具有共同端、第一及第二差動端以及第一及第二輸入端，其第一及第二輸入端用以分別接收第一及第二輸入信號。第二主要尾端電流源模塊耦接至第二主要差動輸入對的共同端以及第一參考電壓間，并在第二時間區(qū)間提供第二主要差動輸入對第一尾端電流。各第二輔助差動輸入對具有共同端、第一及第二差動端以及第一及第二輸入端，其第一及第二輸入端用以分別接收第一及第二輸入信號。各第二輔助差動輸入對的第一及第二差動端并分別耦接至第二主要差動輸入對的第一及第二差動端。第二輔助尾端電流源模塊分別耦接至第二輔助差動輸入對的共同端以及第一參考電壓間，各輔助尾端電流源模塊在第一時間區(qū)間提供第二輔助尾端電流至對應(yīng)連接的各第二輔助差動輸入對。其中，第一時間區(qū)間以及第二時間區(qū)間部分重疊?；谏鲜?，本發(fā)明通過在運(yùn)算放大器的主要差動輸入對外配置一個或多個的輔助·差動輸入對，并通過控制提供至主要差動輸入對以及輔助差動輸入對的尾端電流的有無，來交互使用主要差動輸入對或輔助差動輸入對。使運(yùn)算放大器的主要差動輸入對不會因長時間的運(yùn)作而產(chǎn)生電性衰減的現(xiàn)象。如此一來，有效增長運(yùn)算放大器的壽命。為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉實施例，并配合附圖作詳細(xì)說明如下。


圖I繪示已知的差動放大器100的電路圖。圖2繪示本發(fā)明一實施例的運(yùn)算放大器200的示意圖。圖3繪示本發(fā)明另一實施例的運(yùn)算放大器300的示意圖。圖4繪示本發(fā)明再一實施例的運(yùn)算放大器400的示意圖。圖5繪示本發(fā)明實施例的偏壓電壓提供器370的動作波形圖。圖6A及圖6B共同繪示本發(fā)明實施例的軌對軌運(yùn)算放大器。主要元件符號說明100:差動放大器110:差動輸入對IT:尾端電流源120 :主動負(fù)載200、300、400、610、620 :運(yùn)算放大器210、310、410、611、621 :主要差動輸入對220、320、420、612、622 :主要尾端電流源模塊230、330、430、613、623 :輔助差動輸入對240、340、440、614、624 :輔助尾端電流源模塊370、470、617、627 :偏壓電壓提供器Il 14:輸入端
CT、CTA :共同端X、Y、XA、YA、X1、Y1、X2、Y2 :差動端Vi+、Vi-:輸入信號Ml M6、N1 N3、N1A N3A、MS1 MS4、P1 P3、P1A P3A、M6Il M624 :晶體管VDD、GND:參考電壓SW1、SW2:開關(guān)ITI、ITA:電流源 VB、VB1、VB2、VBP、VBN、VBPl、VBP2、VBNl、VBN2 :偏壓電壓SW1、SW2、SW1B、SW2B :切換控制信號Tl、T2、Atl :時間區(qū)間
具體實施例方式請參照圖2，圖2繪示本發(fā)明一實施例的運(yùn)算放大器200的示意圖。運(yùn)算放大器200包括主要差動輸入對210、主要尾端電流源模塊220、輔助差動輸入對230以及輔助尾端電流源模塊240。主要差動輸入對210具有共同端CT差動端X及Y以及輸入端Il及12。其中，輸入端Il及12分別接收互為差動信號的輸入信號Vi+以及Vi-，共同端CT則連接至主要尾端電流源模塊220，差動端X及Y則分別連接至晶體管M2以及M3。主要尾端電流源模塊220除耦接至主要差動輸入對210的共同端CT外，并耦接至參考電壓GND，在本實施例中，參考電壓GND即為接地電壓。主要尾端電流源模塊220用來由共同端CT提供主要差動輸入對210—尾端電流。具體一點(diǎn)來說明，本實施例中的主要尾端電流源模塊220在一個第一時間區(qū)間中提供尾端電流由共同端CT流經(jīng)主要差動輸入對210，并且在上述的第一時間區(qū)間外，停止供應(yīng)尾端電流由共同端CT流經(jīng)主要差動輸入對210。在主要差動輸入對210被提供尾端電流的第一時間區(qū)間內(nèi)時，主要差動輸入對210可以有效進(jìn)行動作，相反的，在主要差動輸入對210未被提供尾端電流的第一時間區(qū)間外時，主要差動輸入對210是不動作的。此外，主要差動輸入對210包括主要輸入晶體管NI以及N2。主要輸入晶體管NI的控制端(柵極)接收輸入信號Vi+，其第一端(源/漏極)通過晶體管M2耦接至參考電壓VDD，其第二端(漏/源極)耦接至主要差動輸入對210的共同端CT。主要輸入晶體管N2的控制端(柵極)則接收輸入信號Vi-，其第一端(源/漏極)通過晶體管Ml耦接至參考電壓VDD，其第二端(漏/源極)耦接至主要差動輸入對210的共同端CT。在本實施例中，參考電壓VDD可以是操作電源。尾端電流源模塊220則包括電流源ITl以及開關(guān)SW1。電流源ITl耦接在主要差動輸入對210的共同端CT與參考電壓GND間，并用以產(chǎn)生尾端電流。開關(guān)SWl則串接在電流源ITl與主要差動輸入對210的共同端CT的耦接路徑間，用以導(dǎo)通或切斷尾端電流流至主要差動輸入對210的路徑。也就是說，在第一時間區(qū)間內(nèi)，開關(guān)SWl被導(dǎo)通以使電流源ITl所產(chǎn)生的尾端電流可以流經(jīng)主要差動輸入對210。相反的，在第一時間區(qū)間外，開關(guān)SWl則被斷開，并藉以使電流源ITl所產(chǎn)生的尾端電流無法流經(jīng)主要差動輸入對210。輔助差動輸入對230同樣具有共同端CTA、差動端XA及YA以及輸入端13及14。輔助差動輸入對230的輸入端13及14用以分別接收輸入信號Vi+以及Vi-，其差動端XA及YA則分別耦接至主要差動輸入對210的差動端X及Y。輔助尾端電流源模塊240耦接至輔助差動輸入對230的共同端CTA。請注意，輔助尾端電流源模塊240在第二時間區(qū)間提供輔助尾端電流至與其連接的輔助差動輸入對240。并且，第二時間區(qū)間與前述的第一時間區(qū)間是有部分重疊的。具體一點(diǎn)來說明，在當(dāng)?shù)谝粫r間區(qū)間內(nèi)，且未達(dá)到第二時間區(qū)間時，輔助尾端電流源模塊240并不提供輔助尾端電流至輔助差動輸入對230，此時，輔助差動輸入對230是不動作的。而在第一時間區(qū)間快結(jié)束且進(jìn)入第二時間區(qū)間內(nèi)時，輔助尾端電流源模塊240開始提供輔助差動輸入對230輔助尾端電流，并使輔助差動輸入對230開始動作。并在第一時間區(qū)間完全結(jié)束后，尾端電流源模塊220停止提供尾端電流至主要差動輸入對210，而輔助尾端電流源模塊240則持續(xù)提供輔助差動輸入對230輔助尾端電流。也就是說，在第二時間區(qū)間未與第一時間區(qū)間部分重疊的時間區(qū)間內(nèi)，輔助差動輸入對230獨(dú)立接收輸入信 號Vi+及Vi-，而主要差動輸入對210則可以不動作。由上述說明可以清楚得知，只要通過周期性的對第一以及第二時間區(qū)間進(jìn)行切換，主要差動輸入對210以及輔助差動輸入對230就可以相互交替的工作與不工作，以減少任何一個差動輸入對所持續(xù)進(jìn)行的工作時間，進(jìn)而增加運(yùn)算放大器200的壽命(生命周期)。附帶一提的，上述第一及第二時間區(qū)間的部分重疊的時間區(qū)間，是為避免運(yùn)算放大器200所進(jìn)行時間區(qū)間的切換動作的不連續(xù)所產(chǎn)生的誤動作現(xiàn)象。也就是說，用來確保在任何時間區(qū)間內(nèi)，都有至少一個的差動輸入對在動作。輔助差動輸入對230與輔助尾端電流源模塊240的數(shù)量并不一定只能有一個。在電路布局的面積許可下，設(shè)計者可以自行設(shè)計一至多個的輔助差動輸入對230與輔助尾端電流源模塊240來進(jìn)行與主要差動輸入對210輪流的動作切換。在本實施例中，輔助差動輸入對230包括輔助輸入晶體管NlA及N2A。輔助輸入晶體管NlA的控制端(柵極)接收輸入信號Vi+，其第一端(源/漏極)耦接至輔助差動輸入對230的差動端XA，并通過晶體管M2耦接至參考電壓VDD，其第二端(漏/源極)耦接至輔助差動輸入對230的共同端CTA。輔助輸入晶體管N2A的控制端(柵極)接收輸入信號Vi-,其第一端(源/漏極)耦接至輔助差動輸入對230的差動端YA，并通過晶體管M3耦接至參考電壓VDD，其第二端(漏/源極)耦接至輔助差動輸入對230的共同端CTA。輔助尾端電流源模塊240包括開關(guān)SW2以及電流源ITA。電流源ITA耦接在輔助差動輸入對230的共同端CTA與參考電壓GND間，用以產(chǎn)生輔助尾端電流。開關(guān)SW2則串接在電流源ITA與輔助差動輸入對230的共同端CTA的耦接路徑間，用以導(dǎo)通或切斷輔助尾端電流流至輔助差動輸入對230的路徑。附帶一提的，本實施例的運(yùn)算放大器200還包括由晶體管Ml M6所形成的主動負(fù)載。并且，運(yùn)算放大器200在其輸出端(晶體管M4以及M6的耦接端點(diǎn))上產(chǎn)生輸出信號Vo0以下請參照圖3，圖3繪示本發(fā)明另一實施例的運(yùn)算放大器300的示意圖。運(yùn)算放大器300包括主要差動輸入對310、主要尾端電流源模塊320、輔助差動輸入對330、輔助尾端電流源模塊340以及偏壓電壓提供器370。其中，主要差動輸入對310與輔助差動輸入對330的實施方式與前一實施例的主要差動輸入對210與輔助差動輸入對230的實施方式相類似，以下不多贅述。而本實施例中，主要尾端電流源模塊320則由晶體管N3所建構(gòu)的主要尾端電流源來形成。其中，主要尾端電流源模塊320耦接至主要差動輸入對310的共同端CT與參考電壓GND間。主要尾端電流源依據(jù)偏壓電壓VBl來產(chǎn)生尾端電流。也就是說，晶體管N3的控制端(柵極)接收偏壓電壓VBl，其第一端及第二端則串接在主要差動輸入對310的共同端CT與參考電壓GND間。晶體管N3所產(chǎn)生的尾端電流的大小可以由偏壓電壓VBl的電壓大小來控制。當(dāng)然，也可以通過提供適當(dāng)?shù)钠珘弘妷篤Bl的電壓值，來關(guān)閉晶體管N3所產(chǎn)生的尾端電流。在本實施例中，由于晶體管N3為N型金屬氧化物半導(dǎo)體場效晶體管，因此，只要提供等于接地電壓(O伏特)的偏壓電壓VB1，就可以關(guān)閉晶體管N3所產(chǎn)生的尾端電流。另外，輔助尾端電流源模塊340則由晶體管N3A建構(gòu)的輔助尾端電流源所形成。輔助尾端電流源耦接至輔助差動輸入對330的共同端CTA與參考電壓GND間。輔助尾端電流源依據(jù)偏壓電壓VB2來產(chǎn)生輔助尾端電流。也就是說，晶體管N3A的控制端(柵極)接收偏壓電壓VB2，其第一端及第二端則串接在輔助差動輸入對330的共同端CTA與參考電壓GND間。同樣的，晶體管N3A所產(chǎn)生的輔助尾端電流的大小可以由偏壓電壓VB2的電壓大小來控制。當(dāng)然，也可以通過提供適當(dāng)?shù)钠珘弘妷篤B2的電壓值，來關(guān)閉晶體管N3A所產(chǎn)生的輔助尾端電流。在本實施例中，只要提供等于接地電壓(O伏特)的偏壓電壓VB2，就可以關(guān)閉晶體管N3A所產(chǎn)生的輔助尾端電流。偏壓電壓提供器370則是用來提供用以控制尾端電流以及輔助尾端電流的偏壓電壓VBl以及VB2。偏壓電壓提供器370接收主要偏壓電壓VB以及切換控制信號SW1、SW2、SfflB及SW2B。偏壓電壓提供器370依據(jù)切換控制信號SW1、SW2、SfflB及SW2B來在第一時間區(qū)間通過傳送主要偏壓電壓VB以作為產(chǎn)生偏壓電壓VB1，以及在第二時間區(qū)間通過傳送主要偏壓電壓VB以作為產(chǎn)生偏壓電壓VB2。偏壓電壓提供器370包括由晶體管MSl MS4所建構(gòu)的開關(guān)。其中，在晶體管MSl所建構(gòu)的開關(guān)中，其控制端接收切換控制信號SW1B，其第一端接收參考電壓GND，其第二端提供偏壓電壓VBI。在晶體管MS2所建構(gòu)的開關(guān)中，其控制端接收切換控制信號SWl，其第一端接收晶體管MSl產(chǎn)生偏壓電壓VBl的端點(diǎn)，其第二端接收主要偏壓電壓VB。在晶體管MS3所建構(gòu)的開關(guān)中，其控制端接收切換控制信號SW2B，其第一端接收參考電壓GND，其第二端提供偏壓電壓VB2。在晶體管MS4所建構(gòu)的開關(guān)中，其第一端耦接晶體管MS3產(chǎn)生偏壓電壓VB2的端點(diǎn)，其第二端接收主要偏壓電壓VB，其控制端接收切換控制信號SW2。其中，切換控制信號SWlB是切換控制信號SWl的反向，切換控制信號SW2B是切換控制信號SW2的反向。另外，在本實施例中，在第一時間區(qū)間，晶體管MSl建構(gòu)的開關(guān)被斷開且晶體管MSl建構(gòu)的開關(guān)被導(dǎo)通。在第二時間區(qū)間，晶體管MS3建構(gòu)的開關(guān)被斷開且晶體管MS4建構(gòu)的開關(guān)被導(dǎo)通。也就是說，通過控制切換控制信號SWl以及SWlB可以控制第一時間區(qū)間，而通過控制切換控制信號SW2以及SW2B則可以控制第二時間區(qū)間。以下另請參照圖4，圖4繪示本發(fā)明再一實施例的運(yùn)算放大器400的示意圖。運(yùn)算放大器400包括主要差動輸入對410、主要尾端電流源模塊420、輔助差動輸入對430、輔助尾端電流源模塊440以及偏壓電壓提供器470。與前一實施例的運(yùn)算放大器300不同的，本實施例中的晶體管與運(yùn)算放大器300中對應(yīng)的晶體管的類型是互補(bǔ)的。舉例來說，主要差動輸入對410是利用P型的主要輸入晶體管Pl及P2所構(gòu)成，與主要差動輸入對310所利用的N型的主要輸入晶體管互補(bǔ)。并且，主要尾端電流源420也是由P型的晶體管P3來構(gòu)成，并非如運(yùn)算放大器300的主要尾端電流源320是由N型的晶體管N3來構(gòu)成(其余元件依此類推，恕不一一贅述)。當(dāng)然，在晶體管的類型都替換成互補(bǔ)類型的情況下，原本在運(yùn)算放大器300中連接至參考電壓VDD的端點(diǎn)，在本實施中變更連接至參考電壓GND。相對的，原本在運(yùn)算放大器300中連接至參考電壓GND的端點(diǎn)，在本實施中則變更連接至參考電壓VDD。以下請同時參照圖3及圖5，其中，圖5繪示本發(fā)明實施例的偏壓電壓提供器370的動作波形圖。其中，在第一時間區(qū)間Tl內(nèi)，切換控制信號SWl呈現(xiàn)邏輯高電平并使偏壓 電壓VBl等于主要偏壓電壓VB。并且，在第一時間區(qū)間Tl內(nèi)且在第二時間區(qū)間T2外，切換控制信號SW2呈現(xiàn)邏輯低電平，并使偏壓電壓VB2等于參考電壓GND。在第一時間區(qū)間Tl與第二時間區(qū)間T2的部分重疊的時間區(qū)間Atl中，由于切換控制信號SW2轉(zhuǎn)態(tài)為邏輯高電平，因此，偏壓電壓VB2變更為等于主要偏壓電壓VB。而在第一時間區(qū)間Tl外且在第二時間區(qū)間T2內(nèi)時，由于切換控制信號SWl轉(zhuǎn)態(tài)為邏輯低電平，因此，偏壓電壓VBl變更等于接地電壓GND。請參照圖6A及圖6B，圖6A及圖6B共同繪示本發(fā)明實施例的軌對軌運(yùn)算放大器。其中，圖6A繪示運(yùn)算放大器610，而圖6B則繪示運(yùn)算放大器620。運(yùn)算放大器610包括主要差動輸入對611、主要尾端電流源模塊612、輔助差動輸入對613、輔助尾端電流源模塊614以及偏壓電壓提供器617。其中，主要差動輸入對611、主要尾端電流源模塊612、輔助差動輸入對613、輔助尾端電流源模塊614以及偏壓電壓提供器617中的電路結(jié)構(gòu)及動作，在前述實施例皆有詳細(xì)的說明，以下不多贅述。運(yùn)算放大器610還包括由晶體管M611 M616所形成的主動負(fù)載，連接至主要差動輸入對611的差動端Xl及Yl。運(yùn)算放大器620則包括主要差動輸入對621、主要尾端電流源模塊622、輔助差動輸入對623、輔助尾端電流源模塊624以及。主要差動輸入對621、主要尾端電流源模塊622、輔助差動輸入對623、輔助尾端電流源模塊624以及偏壓電壓提供器627的電路結(jié)構(gòu)及動作，同樣在前述實施例皆有詳細(xì)的說明，以下不多贅述。但值得注意的是，運(yùn)算放大器610與運(yùn)算放大器620中各電路構(gòu)件所使用的晶體管是互補(bǔ)的。舉例來說，主要差動輸入對621是利用N型的主要輸入晶體管來構(gòu)成，而主要差動輸入對611是則利用P型的主要輸入晶體管來構(gòu)成。另外,運(yùn)算放大器620還包括利用晶體管M621 M624所形成的主動負(fù)載。其中，晶體管M622與M623連接至主要差動輸入對621的差動端X2及Y2，而晶體管M621及M624則分別連接至運(yùn)算放大器610的主要差動輸入對611的差動端Yl及XI。在本實施中，運(yùn)算放大器610的主要尾端電流源模塊612及輔助尾端電流源模塊614，與運(yùn)算放大器620的主要尾端電流源模塊622及輔助尾端電流源模塊624分別接收的偏壓電壓VBPl、VBP2、VBNl及VBN2以控制其所產(chǎn)生的電流。其中，偏壓電壓提供器617依據(jù)主要偏壓電壓VBP以及切換控制信號SW1、SW1B、SW2及SW2B來產(chǎn)生偏壓電壓VBPl及VBP2，而偏壓電壓提供器627依據(jù)主要偏壓電壓VBN以及切換控制信號SWl、SfflB, SW2及SW2B來產(chǎn)生偏壓電壓VBNl及VBN2。綜上所述，本發(fā)明通過在主要差動輸入對外另配置輔助差動輸入對的方式，并通過控制通過主要差動輸入對與輔助差動輸入對的尾端電流及輔助尾端電流來交替切換主要差動輸入對以及輔助差動輸入對的工作狀態(tài)。如此一來，可以不需持續(xù)長時間使用相同的差動輸入對來進(jìn)行工作。并且，在多個差動輸入對輪流動作的狀態(tài)下，差動輸入對的電子元件不容易產(chǎn)生衰退的現(xiàn)象，有效提升運(yùn)算放大器的生命周期。雖然本發(fā)明已以實施例公開如上，然其并非用以限定本發(fā)明，本領(lǐng)域技術(shù)人員在 不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的更動與潤飾，故本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視所附權(quán)利要求書所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種運(yùn)算放大器，包括 一主要差動輸入對，具有共同端、第一及第二差動端以及第一及第二輸入端，其第一及第二輸入端用以分別接收互為差動信號的一第一及一第二輸入信號； 一主要尾端電流源模塊，耦接至該主要差動輸入對的共同端，并在一第一時間區(qū)間提供該主要差動輸入對一尾端電流； N個輔助差動輸入對，其中N為正整數(shù)，其中各該輔助差動輸入對具有共同端、第一及第二差動端以及第一及第二輸入端，其第一及第二輸入端用以分別接收該第一及該第二輸入信號，其第一及第二差動端分別耦接至該主要差動輸入對的第一及第二差動端；以及 N個輔助尾端電流源模塊，這些輔助尾端電流源模塊分別耦接至這些輔助差動輸入對的共同端，各該輔助尾端電流源模塊在一第二時間區(qū)間提供一輔助尾端電流至對應(yīng)連接的各該輔助差動輸入對， 其中，該第一時間區(qū)間以及該第二時間區(qū)間部分重疊。
2.如權(quán)利要求I所述的運(yùn)算放大器，其中該主要差動輸入對包括 一第一主要輸入晶體管，具有第一端、第二端以及控制端，其控制端接收該第一輸入信號，其第一端耦接至一第一參考電壓，其第二端耦接至該主要差動輸入對的共同端；以及 一第二主要輸入晶體管，具有第一端、第二端以及控制端，其控制端接收該第二輸入信號，其第一端耦接至該第一參考電壓，其第二端耦接至該主要差動輸入對的共同端。
3.如權(quán)利要求2所述的運(yùn)算放大器，其中各該輔助差動輸入對包括 一第一輔助輸入晶體管，具有第一端、第二端以及控制端，其控制端接收該第一輸入信號，其第一端耦接至該第一參考電壓，其第二端耦接至該輔助差動輸入對的共同端；以及 一第二輔助輸入晶體管，具有第一端、第二端以及控制端，其控制端接收該第二輸入信號，其第一端耦接至該第一參考電壓，其第二端耦接至該輔助差動輸入對的共同端。
4.如權(quán)利要求2所述的運(yùn)算放大器，其中該主要尾端電流源模塊包括 一電流源，耦接在該主要差動輸入對的共同端與一第二參考電壓間，用以產(chǎn)生該尾端電流；以及 一開關(guān)，串接在該電流源與該主要差動輸入對的共同端的耦接路徑間，用以導(dǎo)通或切斷該尾端電流流至該主要差動輸入對的路徑。
5.如權(quán)利要求2所述的運(yùn)算放大器，其中各該輔助尾端電流源模塊包括 一電流源，耦接在該輔助差動輸入對的共同端與一第二參考電壓間，用以產(chǎn)生該輔助尾端電流；以及 一開關(guān)，串接在該電流源與該輔助差動輸入對的共同端的耦接路徑間，用以導(dǎo)通或切斷該輔助尾端電流流至該輔助差動輸入對的路徑。
6.如權(quán)利要求2所述的運(yùn)算放大器，其中該主要尾端電流源模塊包括 一主要尾端電流源，耦接至該主要差動輸入對的共同端與一第二參考電壓間，該主要尾端電流源依據(jù)一第一偏壓電壓來產(chǎn)生該尾端電流。
7.如權(quán)利要求6所述的運(yùn)算放大器，其中各該輔助尾端電流源模塊包括 一輔助尾端電流源，耦接至該輔助差動輸入對的共同端與該第二參考電壓間，該輔助尾端電流源依據(jù)一第二偏壓電壓來產(chǎn)生該輔助尾端電流。
8.如權(quán)利要求7所述的運(yùn)算放大器，其中還包括一偏壓電壓提供器，接收一主要偏壓電壓以及一切換控制信號，該偏壓電壓提供器依據(jù)該切換控制信號以依據(jù)該主要偏壓電壓來在該第一時間區(qū)間產(chǎn)生該第一偏壓電壓，以及在該第二時間區(qū)間產(chǎn)生該第二偏壓電壓。
9.如權(quán)利要求8所述的運(yùn)算放大器，其中該偏壓電壓提供器包括 一第一開關(guān)，其控制端接收該切換控制信號中的一第一切換控制信號，其第一端接收該第二參考電壓，其第二端提供該第一偏壓電壓； 一第二開關(guān)，其第一端耦接該第一開關(guān)的第二端，其第二端接收該主要偏壓電壓，其控制端接收該第一切換控制信號的反向； 一第三開關(guān)，其控制端接收該切換控制信號中的一第二切換控制信號的反向，其第一端接收該第二參考電壓，其第二端提供該第二偏壓電壓；以及 一第四開關(guān)，其第一端耦接該第三開關(guān)的第二端，其第二端接收該主要偏壓電壓，其控制端接收該第二切換控制信號。
10.如權(quán)利要求9所述的運(yùn)算放大器，其中在該第一時間區(qū)間，該第一開關(guān)被斷開且該第二開關(guān)被導(dǎo)通，在該第二時間區(qū)間，該第三開關(guān)被斷開且該第四開關(guān)被導(dǎo)通。
11.一種軌對軌運(yùn)算放大器，包括 第一運(yùn)算放大器，包括 一第一主要差動輸入對，具有共同端、第一及第二差動端以及第一及第二輸入端，其第一及第二輸入端用以分別接收互為差動信號的一第一及一第二輸入信號； 一第一主要尾端電流源模塊，耦接至該第一主要差動輸入對的共同端以及一第一參考電壓間，并在一第一時間區(qū)間提供該第一主要差動輸入對一第一尾端電流； N個第一輔助差動輸入對，其中N為正整數(shù)，其中各該第一輔助差動輸入對具有共同端、第一及第二差動端以及第一及第二輸入端，其第一及第二輸入端用以分別接收該第一及該第二輸入信號，各該第一輔助差動輸入對的第一及第二差動端并分別耦接至該第一主要差動輸入對的第一及第二差動端；以及 N個第一輔助尾端電流源模塊，這些第一輔助尾端電流源模塊分別耦接至這些第一輔助差動輸入對的共同端以及該第一參考電壓間，各該輔助尾端電流源模塊在一第二時間區(qū)間提供一第一輔助尾端電流至對應(yīng)連接的各該第一輔助差動輸入對；以及第二運(yùn)算放大器，包括 一第二主要差動輸入對，具有共同端、第一及第二差動端以及第一及第二輸入端，其第一及第二輸入端用以分別接收互為差動信號的該第一及該第二輸入信號； 一第二主要尾端電流源模塊，耦接至該第二主要差動輸入對的共同端以及一第二參考電壓間，并在該第二時間區(qū)間提供該主要差動輸入對一第二尾端電流； M個第二輔助差動輸入對，其中M為正整數(shù)，其中各該第二輔助差動輸入對具有共同端、第一及第二差動端以及第一及第二輸入端，其第一及第二輸入端用以分別接收該第一及該第二輸入信號，各該第二輔助差動輸入對的第一及第二差動端并分別耦接至該第二主要差動輸入對的第一及第二差動端；以及 M個第二輔助尾端電流源模塊，這些第二輔助尾端電流源模塊分別耦接至這些第二輔助差動輸入對的共同端以及該第二參考電壓間，各該第二輔助尾端電流源模塊在該第一時間區(qū)間提供一第二輔助尾端電流至對應(yīng)連接的各該第二輔助差動輸入對，其中，該第一時間區(qū)間以及該第二時間區(qū)間部分重疊。
12.如權(quán)利要求11所述的軌對軌運(yùn)算放大器，其中該第一參考電壓為一電源電壓，且該第二參考電壓為一接地電壓。
13.如權(quán)利要求11所述的軌對軌運(yùn)算放大器，其中還包括 一第一主動負(fù)載，耦接在該第一主要差動輸入對的第一及第二差動端與該第二參考電壓間；以及 一第二主動負(fù)載，耦接在該第二主要差動輸入對的第一及第二差動端與該第二參考電壓間，該第二主動負(fù)載并且耦接至該第一主動負(fù)載的第一及第二差動端。
14.如權(quán)利要求11所述的軌對軌運(yùn)算放大器，其中， 該第一主要尾端電流源模塊為一第一主要尾端電流源，該第一主要尾端電流源耦接至該第一主要差動輸入對的共同端與該第一參考電壓間，該主要尾端電流源依據(jù)一第一偏壓電壓來決定是否產(chǎn)生該第一尾端電流， 該第二主要尾端電流源模塊為一第二主要尾端電流源，該第二主要尾端電流源耦接至該第二主要差動輸入對的共同端與該第二參考電壓間，該主要尾端電流源依據(jù)一第二偏壓電壓來決定是否產(chǎn)生該第二尾端電流。
15.如權(quán)利要求14所述的軌對軌運(yùn)算放大器，其中， 各該第一輔助尾端電流源模塊為一第一輔助尾端電流源，各該第一輔助尾端電流源耦接至各該第一輔助差動輸入對的共同端與該第一參考電壓間，各該輔助尾端電流源依據(jù)一第三偏壓電壓來產(chǎn)生該輔助尾端電流， 各該第二輔助尾端電流源模塊為一第二輔助尾端電流源，各該第二輔助尾端電流源耦接至各該第二輔助差動輸入對的共同端與該第二參考電壓間，各該第二輔助尾端電流源依據(jù)一第四偏壓電壓來產(chǎn)生該第二輔助尾端電流。
16.如權(quán)利要求15所述的軌對軌運(yùn)算放大器，其中還包括 一第一偏壓電壓提供器，接收一第一主要偏壓電壓以及一切換控制信號，該第一偏壓電壓提供器依據(jù)該切換控制器號以依據(jù)該第一主要偏壓電壓來在該第一時間區(qū)間產(chǎn)生該第一偏壓電壓，以及在該第二時間區(qū)間產(chǎn)生該第二偏壓電壓；以及 一第二偏壓電壓提供器，接收一第二主要偏壓電壓以及該切換控制信號，該第二偏壓電壓提供器依據(jù)該切換控制器號以依據(jù)該第二主要偏壓電壓來在該第一時間區(qū)間產(chǎn)生該第四偏壓電壓，以及在該第二時間區(qū)間產(chǎn)生該第三偏壓電壓。
17.如權(quán)利要求16所述的軌對軌運(yùn)算放大器，其中該第一偏壓電壓提供器包括 一第一開關(guān)，其控制端接收該切換控制信號中的一第一切換控制信號，其第一端接收該第一參考電壓，其第二端提供該第一偏壓電壓； 一第二開關(guān)，其第一端耦接該第一開關(guān)的第二端，其第二端接收該第一主要偏壓電壓，其控制端接收該第一切換控制信號的反向； 一第三開關(guān)，其控制端接收該切換控制信號中的一第二切換控制信號，其第一端接收該第一參考電壓，其第二端提供該第三偏壓電壓；以及 一第四開關(guān)，其第一端耦接該第三開關(guān)的第二端，其第二端接收該第一主要偏壓電壓，其控制端接收該第二切換控制信號的反向， 該第二偏壓電壓提供器包括一第五開關(guān)，其控制端接收該第一切換控制信號的反向，其第一端接收該第二參考電壓，其第二端提供該第二偏壓電壓； 一第六開關(guān)，其第一端耦接該第一開關(guān)的第二端，其第二端接收該第二主要偏壓電壓，其控制端接收該第一切換控制信號； 一第七開關(guān)，其控制端接收該第二切換控制信號的反向，其第一端接收該第二參考電壓，其第二端提供該第四偏壓電壓；以及 一第八開關(guān)，其第一端耦接該第三開關(guān)的第二端，其第二端接收該第二主要偏壓電壓，其控制端接收該第二切換控制信號。
全文摘要
一種運(yùn)算放大器，包括主要差動輸入對、主要尾端電流源模塊、N個輔助差動輸入對以及N個輔助尾端電流源模塊，其中N為正整數(shù)。主要差動輸入對的第一及第二輸入端用以分別接收互為差動信號的第一及第二輸入信號。主要尾端電流源模塊在第一時間區(qū)間提供主要差動輸入對尾端電流。各輔助差動輸入對的第一及第二輸入端用以分別接收第一及第二輸入信號。各輔助尾端電流源模塊在第二時間區(qū)間提供輔助尾端電流至對應(yīng)連接的各輔助差動輸入對。第一以及第二時間區(qū)間部分重疊。
文檔編號H03F3/45GK102868375SQ20111019126
公開日2013年1月9日 申請日期2011年7月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月8日
發(fā)明者黃如琳, 曾柏瑜 申請人:聯(lián)詠科技股份有限公司