本發(fā)明涉及一種電流源電路，尤其涉及一種用于運算放大器的動態(tài)電流源電路，同時也涉及采用該動態(tài)電流源電路的運算放大器芯片及相應(yīng)的通信終端，屬于模擬集成電路技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

運算放大器是模擬信號處理電路中的最基本單元模塊，其被廣泛應(yīng)用在可編程增益放大器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器等電路中。在運算放大器中，電流偏置狀態(tài)決定了其消耗的電流值和功耗值，也決定了運算放大器的工作速度。

運算放大器中的核心部分是差分輸入對管，如圖1所示(以NMOS為輸入管為例)，其中尾電流源I_tail通常由一個MOS管實現(xiàn)。在現(xiàn)有技術(shù)中，設(shè)計者在設(shè)計運算放大器的工作電流時會根據(jù)兩種情況考慮：一種是根據(jù)所需求的最大擺率來選取I_tail的取值；另一種是根據(jù)工作帶寬對輸入管跨導(dǎo)的需求來選取I_tail的取值。通常為同時滿足這兩個情況，I_tail要選取兩者中的最大值。但是，有的情況下擺率所需求的電流會遠遠大于帶寬所需求的電流，例如當(dāng)運算放大器驅(qū)動較大的負載電容時。但是，運算放大器的擺動僅存在很短的一段時間，也就是說在很短的一段時間內(nèi)運算放大器對電流的需求會變得很大，當(dāng)運算放大器停止擺動、進入線性工作區(qū)時，維持工作帶寬對電流的需求卻沒有那么大。但通常為了同時滿足擺率和帶寬的需求，現(xiàn)有技術(shù)中會選取較大的電流作為運算放大器的工作尾電流。這樣就造成了嚴重的功耗浪費。

在專利號為ZL 200710102566.5的中國發(fā)明專利中，公開了一種運算放大器及其動態(tài)電流供應(yīng)電路。該動態(tài)電流供應(yīng)電路利用兩顆晶體管，以當(dāng)運算放大器的第一輸入端與第二輸入端各別所接收的輸入信號發(fā)生轉(zhuǎn)態(tài)時(亦即運算放大器處在瞬時)，致使此兩顆晶體管同步地或異步地的導(dǎo)通，如此以使運算放大器的第一輸入端或/及第二輸入端的偏壓電流增加一個動態(tài)電流。因此，該動態(tài)電流供應(yīng)電路不但可以增加運算放大器的內(nèi)部回轉(zhuǎn)率，更可以使運算放大器處于穩(wěn)態(tài)時的功率消耗不會增加。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的首要技術(shù)問題在于提供一種低壓差線性穩(wěn)壓器模塊。

本發(fā)明所要解決的另一技術(shù)問題在于提供一種采用該低壓差線性穩(wěn)壓器模塊的運算放大器芯片及相應(yīng)的通信終端。

為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用下述的技術(shù)方案：

根據(jù)本發(fā)明實施例的第一方面，提供一種用于運算放大器的動態(tài)電流源電路，包括擺動檢測模塊、電流放大模塊和晶體管；其中，

所述擺動檢測模塊的兩個輸入端分別連接運算放大器的正、負輸入端，輸出端連接所述電流放大模塊的輸入端；

所述電流放大模塊的輸出端連接所述晶體管的柵極，所述晶體管的源極和漏極之間連接靜態(tài)電流源。

其中較優(yōu)地，所述擺動檢測模塊由多個晶體管和一個偏置電流源組成；其中，

第一PMOS晶體管和第二PMOS晶體管的柵極分別連接到運算放大器的正、負輸入端，源極連接所述偏置電流源，所述偏置電流源的另外一端連接電源，漏極分別連接第一NMOS晶體管和第二NMOS晶體管的漏極；

所述第一NMOS晶體管和所述第二NMOS晶體管的源極均連接到地，柵極連接在一起并同時連接到所述第一NMOS晶體管的漏極，所述第二NMOS晶體管的漏極作為所述擺動檢測模塊的輸出端。

其中較優(yōu)地，所述電流放大模塊由第三NMOS晶體管和第四NMOS晶體管組成；其中，第三NMOS晶體管和第四NMOS晶體管的柵極連接在一起并同時連接到第三NMOS晶體管的漏極，源極均連接到地；

第三NMOS晶體管的漏極連接所述擺動檢測模塊的輸出端，第四NMOS晶體管的漏極連接運算放大器的尾電流端。

其中較優(yōu)地，在所述擺動檢測模塊中，第一PMOS晶體管、第二PMOS晶體管和所述偏置電流源共同組成一個差分對結(jié)構(gòu)；

當(dāng)運算放大器的負輸入端的電壓出現(xiàn)瞬間下跳時，第一PMOS晶體管中的電流I1小于第二PMOS晶體管中的電流I2，使所述擺動檢測模塊輸出的電流值為I2－I1。

其中較優(yōu)地，所述擺動檢測模塊輸出的電流流入第三NMOS晶體管，所述第三NMOS晶體管與所述第四NMOS晶體管形成鏡像電流源關(guān)系；當(dāng)所述第三NMOS晶體管與所述第四NMOS晶體管的鏡像比例為1：A時，所述第四NMOS晶體管獲取的動態(tài)電流Id為A×(I2－I1)。

其中較優(yōu)地，所述第四NMOS晶體管中的動態(tài)電流Id和所述靜態(tài)電流源中的靜態(tài)電流Is共同構(gòu)成運算放大器的尾電流I_tail＝Id+Is，其中Is用于滿足帶寬的需求，Id用于滿足擺率的需求。

根據(jù)本發(fā)明實施例的第二方面，提供一種運算放大器芯片，其中包括有上述的動態(tài)電流源電路。

根據(jù)本發(fā)明實施例的第三方面，提供一種通信終端，其中包括有上述的動態(tài)電流源電路。

與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明所提供的動態(tài)電流源電路僅在運算放大器擺動時為運算放大器提供較大的尾電流，而在運算放大器停止擺動后其提供的電流自動變小，從而大幅降低了運算放大器的功耗。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有運算放大器中的差分輸入對管的示例圖；

圖2為本發(fā)明所提供的動態(tài)電流源電路的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明所提供的動態(tài)電流源電路的具體電路示例圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容進行詳細具體的說明。

在模擬集成電路中，電流源是應(yīng)用十分廣泛的單元電路。它可以為放大電路提供穩(wěn)定的偏置電流，或作為放大電路的有源負載，提高放大電路的增益。為了提高運算放大器對能量的利用效率，本發(fā)明提供了一種動態(tài)電流源電路。該動態(tài)電流源電路僅在運算放大器擺動時為運算放大器提供較大的尾電流，而在運算放大器停止擺動后，其提供的電流自動變小以節(jié)省運算放大器的功耗。

如圖2所示，本發(fā)明所提供的動態(tài)電流源電路主要由擺動檢測模塊、電流放大模塊和一個MOSFET晶體管組成。其中，擺動檢測模塊的兩個輸入端分別連接運算放大器的正、負輸入端INp和Inn。擺動檢測模塊的輸出端連接到電流放大模塊的輸入端，電流放大模塊的輸出端連接到MOSFET晶體管Md的柵極，MOSFET晶體管Md的源極和漏極之間連接一個靜態(tài)電流源。在該靜態(tài)電流源中流過的靜態(tài)電流為Is。

下面結(jié)合圖3具體說明擺動檢測模塊的電路設(shè)計示例。在該實施例中，擺動檢測模塊由MOSFET晶體管M1、M2、M5、M6和一個偏置電流源I_bias組成，它們的具體連接關(guān)系描述如下：PMOS晶體管M5、M6的柵極分別連接到運算放大器的正、負輸入端INp和INn上；PMOS晶體管M5、M6源極連接到偏置電流源I_bias上，偏置電流源I_bias的另外一端連接到電源VDD上，偏置電流源I_bias的電流從電源流向晶體管M5和M6；晶體管M5、M6的漏極分別連接到NMOS晶體管M1、M2的漏極；晶體管M1、M2的源極均連接到地線GND上；晶體管M1、M2的柵極連接在一起，并同時再連接到晶體管M1的漏極上，晶體管M2的漏極作為擺動檢測模塊的輸出端。

在圖3所示的實施例中，由NMOS晶體管M3和Md共同組成電流放大模塊。它們的具體連接關(guān)系說明如下：晶體管M3的漏極連接到擺動檢測模塊的輸出端(即晶體管M2的漏極)；晶體管M3、Md的柵極連接在一起，并同時再連接到晶體管M3的漏極上；晶體管M3、Md的源極均連接到地線GND上；晶體管Md的漏極作為動態(tài)電流的輸出端口連接到運算放大器的尾電流端。

在圖2和圖3所示的動態(tài)電流源電路中，擺動檢測模塊用于檢測運算放大器的擺動。當(dāng)INn與INp出現(xiàn)較大差異時，運算放大器即進入擺動狀態(tài)，這時擺動檢測模塊會將該擺動狀態(tài)轉(zhuǎn)換成電流信號，并將該電流信號傳輸給電流放大模塊。具體地說，在擺動檢測模塊中，PMOS晶體管M5、M6和偏置電流源I_bias共同組成一個差分對結(jié)構(gòu)，當(dāng)運算放大器的負輸入端INn的電壓出現(xiàn)一個瞬間下跳時，晶體管M5中的電流I1會變得小于晶體管M6中的電流I2，晶體管M5、M6中的電流流向由晶體管M1、M2組成的電流減法器中，使得擺動檢測模塊輸出的電流值為I2－I1。該電流流入晶體管M3，晶體管M3與Md形成鏡像電流源關(guān)系，當(dāng)M3到Md的鏡像比例為1：A時，晶體管Md中獲取的電流Id為：A×(I2－I1)，該電流即為動態(tài)電流源提供的電流值。當(dāng)運算放大器擺動時，A×(I2－I1)的數(shù)值較大，運算放大器將獲取一個較大的尾電流，而當(dāng)運算放大器停止擺動后，I1與I2變得相近，A×(I2－I1)的數(shù)值變得很小，這時運算放大器基本上只獲取一個靜態(tài)尾電流Is。

電流放大模塊進行電流放大后，將電流鏡像給MOSFET晶體管Md，形成動態(tài)電流。該動態(tài)電流的大小同時受擺動的幅度和電流放大模塊的增益影響。MOSFET晶體管Md中的動態(tài)電流Id和靜態(tài)電流源中的靜態(tài)電流Is共同構(gòu)成運算放大器的尾電流I_tail＝Id+Is，其中Is滿足帶寬的需求即可，Id需要滿足擺率的需求。因此，經(jīng)過有效的電路設(shè)計，當(dāng)運算放大器出現(xiàn)擺動時其尾電流可以滿足擺率的需求，而當(dāng)運算放大器停止擺動后其尾電流會恢復(fù)為相對較小值的Is以滿足帶寬的需求。

上述實施例中所示出的動態(tài)電流源電路可以被用在集成電路芯片(例如運算放大器芯片)中。對該運算放大器芯片中的動態(tài)電流源電路結(jié)構(gòu)，在此就不再一一詳述了。

另外，上述動態(tài)電流源電路還可以被用在通信終端中，作為包含運算放大器芯片的模擬信號處理電路的重要組成部分。這里所說的通信終端指可以在移動環(huán)境中使用，支持GSM、EDGE、TD_SCDMA、TDD_LTE、FDD_LTE等多種通信制式的計算機設(shè)備，包括但不限于移動電話、筆記本電腦、平板電腦、車載電腦等。此外，該動態(tài)電流源電路也適用于其他模擬信號處理電路應(yīng)用的場合，例如兼容多種通信制式的通信基站等，在此就不一一詳述了。

上面對本發(fā)明所提供的用于運算放大器的動態(tài)電流源電路、芯片及通信終端進行了詳細的說明。對本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員而言，在不背離本發(fā)明實質(zhì)精神的前提下對它所做的任何顯而易見的改動，都將構(gòu)成對本發(fā)明專利權(quán)的侵犯，將承擔(dān)相應(yīng)的法律責(zé)任。