運算放大器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種運算放大器，尤其涉及一種使用空乏型金氧半場效應(yīng)晶體管(metal-oxide-semiconductor field effect transistor, MOSFET)作為輸入對，而可僅使用一組輸入對達到軌對軌(Rail to Rail)輸出電壓而節(jié)省電路面積的運算放大器。
【背景技術(shù)】
[0002]運算放大器是一種具有廣泛應(yīng)用的電路基本構(gòu)筑區(qū)塊。電路設(shè)計者常可使用運算放大器來實現(xiàn)許多種不同的運作功能。例如，在液晶顯示器的驅(qū)動電路中，運算放大器可作為一輸出緩沖器，其依據(jù)前級數(shù)位至模擬轉(zhuǎn)換器所輸出的模擬信號，對負載(即液晶)進行充放電，以驅(qū)動液晶顯示器上相對應(yīng)的畫素單元。
[0003]一般來說，在傳統(tǒng)驅(qū)動芯片中所運用的運算放大器通常為二級結(jié)構(gòu)的放大器，其包括有一第一級放大電路(輸入級)以及一第二級輸出電路(輸出級)。傳統(tǒng)運算放大器中的第一級放大電路用來提高所述運算放大器的增益(Gain)，而第二級輸出電路則用來推動運算放大器所連接的電容性或是電阻性負載。然而，傳統(tǒng)運算放大器具有回路穩(wěn)定度(LoopStability)不足的問題，因此公知運算放大器會借由一米勒補償(Miller Compensat1n)電容進行頻率補償，以達到穩(wěn)定回路的效果。
[0004]此外，由于P型輸入對及N型輸入對僅能分別適用于特定操作電壓范圍，因此公知運算放大器為達到軌對軌(Rail to Rail)輸出電壓,通常以P型輸入對結(jié)合N型輸入對結(jié)合作為輸入級。舉例來說，請參考圖1A及圖1B，圖1A為公知的一運算放大器10的部分示意圖，而圖1B為圖1A中運算放大器10的操作電壓示意圖。如圖1A所示，運算放大器10包括一輸入對100、102、主動負載104、106以及偏壓源108、110，其中，P型輸入對100包括P型增強型(enhancement)金氧半場效應(yīng)晶體管MP1、MP2,N型輸入對102包括N型增強型金氧半場效應(yīng)晶體管MNl、MN2，而輸入對100、102接收輸入電壓In+、In-使運算放大器10據(jù)以產(chǎn)生輸出電壓。
[0005]在此情況下，如圖1A及圖1B所示，若晶體管MP2欲導(dǎo)通進行操作，則一系統(tǒng)電壓VDD減去偏壓源108的一導(dǎo)通電壓VDsat及晶體管MP2的一門坎電壓(threshold voltage)的相反值(即P型增強型晶體管中門坎電壓為閘源極電壓差且為負值，一源閘極電壓差VSG需大于門坎電壓的相反值以進行導(dǎo)通)需大于輸入電壓In+，晶體管MPl也具有相同操作條件，因此P型輸入對100僅能在一范圍CMP導(dǎo)通進行操作；相似地，若晶體管麗2欲導(dǎo)通進行操作，則輸入電壓In+減去晶體管麗2的一門坎電壓(即一門坎電壓為正值，一閘源極電壓差VGS需大于門坎電壓以進行導(dǎo)通)及偏壓源110的一導(dǎo)通電壓VDsat需大于一接地準(zhǔn)位GND (即0V)，晶體管麗I也具有相同操作條件，因此N型輸入對102僅能在一范圍CMN導(dǎo)通進行操作。如此一來，由于運算放大器10同時具有P型輸入對100及N型輸入對102在范圍CMP、CMN導(dǎo)通進行操作，因此運算放大器10可操作在一全范圍VCM而具有軌對軌輸出電壓。
[0006]然而，公知運算放大器10需同時具有P型輸入對100及N型輸入對102，需要較大的電路面積。因此，公知技術(shù)實有改進的必要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]因此，本發(fā)明的主要目的即在于提供一種使用空乏型金氧半場效應(yīng)晶體管作為輸入對，而可僅使用一組輸入對達到軌對軌輸出電壓而節(jié)省電路面積的運算放大器。
[0008]本發(fā)明公開一種運算放大器。所述運算放大器包括一第一金氧半場效應(yīng)晶體管，包括一第一汲極、一第一閘極以及一第一源極；一第二金氧半場效應(yīng)晶體管，包括一第二汲極、一第二閘極以及一第二源極，所述第二源極耦接于所述第一金氧半場效應(yīng)晶體管的所述第一源極；以及一偏壓源，耦接于所述第一金氧半場效應(yīng)晶體管的所述第一源極及所述第二金氧半場效應(yīng)晶體管的所述第二源極與一第一特定準(zhǔn)位之間；其中，所述第一金氧半場效應(yīng)晶體管及所述第二金氧半場效應(yīng)晶體管為空乏型。
[0009]在此配合下列附圖、實施例的詳細說明及權(quán)利要求書，將上述及本發(fā)明的其它目的與優(yōu)點詳述于后。
【附圖說明】
[0010]圖1A為公知一運算放大器的部分示意圖。
[0011]圖1B為圖1A中運算放大器的操作電壓示意圖
[0012]圖2A為本發(fā)明實施例1的一種運算放大器的部分示意圖。
[0013]圖2B為圖2A所示的運算放大器的詳細示意圖。
[0014]圖3A為本發(fā)明實施例2的一種運算放大器的部分示意圖。
[0015]圖3B為圖3A所示的運算放大器的詳細示意圖。
[0016]圖4為本發(fā)明實施例一液晶顯不器驅(qū)動器的不意圖。
[0017]圖5為本發(fā)明實施例另一液晶顯示器驅(qū)動器的示意圖。
[0018]其中，附圖標(biāo)記說明如下:
[0019]10、20、30、406、408、506、508 運算放大器
[0020]100、102、202、302輸入對
[0021]104,106,204,304主動負載
[0022]108、110、206、306偏壓源
[0023]208、308輸出級
[0024]40、50液晶顯示器驅(qū)動器
[0025]400、402、500、502數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器
[0026]404、504切換電路
[0027]MPl ?MP4、MNl ?MN4晶體管
[0028]VDD系統(tǒng)電壓
[0029]VDsat導(dǎo)通電壓
[0030]VSG源閘極電壓差
[0031]VGS閘源極電壓差
[0032]In+、In-、Vin輸入電壓
[0033]CMP, CMN, VCM范圍
[0034]GND接地準(zhǔn)位
[0035]Vout輸出電壓
【具體實施方式】
[0036]實施例1
[0037]請參考圖2A，圖2A為本發(fā)明實施例1的一種運算放大器20的部分示意圖。如圖2A所示，運算放大器20包括一輸入對202、主動負載204以及偏壓源206，其中，N型輸入對202包括N型金氧半場效應(yīng)晶體管麗3、MN4。簡單來說，金氧半場效應(yīng)晶體管麗3、MN4分別在閘極接收輸入電壓In-、In+，且金氧半場效應(yīng)晶體管MN4的一源極耦接于金氧半場效應(yīng)晶體管MN3的一源極。主動負載204耦接金氧半場效應(yīng)晶體管MN3、MN4的汲極。偏壓源206耦接于金氧半場效應(yīng)晶體管MN3、MN4的源極與一第一特定準(zhǔn)位(即接地準(zhǔn)位GND)之間，其中，金氧半場效應(yīng)晶體管麗3、MN4為空乏型(deplet1n type)。
[0038]在此情況下，若晶體管MN4欲導(dǎo)通進行操作，則輸入電壓In+減去晶體管MN4的一門坎電壓及偏壓源206的一導(dǎo)通電壓VDsat需大于一接地準(zhǔn)位GND(即0V)，但由于金氧半場效應(yīng)晶體管MN4為空乏型而門坎電壓為負值，因此即使輸入電壓In+為O仍可導(dǎo)通(如門坎電壓為-0.7V而導(dǎo)通電壓VDsat為0.3V，晶體管MN4可在(In+)-(-0.7)-0.3>0的情況下導(dǎo)通)，晶體管麗3也具有相同操作條件，使得運算放大器20可操作在全范圍VCM而具有軌對軌(Rail to Rail)輸出電壓。如此一來，運算放大器20可通過使用空乏型金氧半場效應(yīng)晶體管麗3、MN4作為輸入對202，而可僅使用一組輸入對202達到軌對軌輸出電壓而節(jié)省電路面積。
[0039]值得注意的是，上述實施例的主要精神在于通過使用空乏型金氧半場效應(yīng)晶體管作為輸入對，而可僅使用一組輸入對達到軌對軌輸出電壓而節(jié)省電路面積，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員當(dāng)可據(jù)以進行修飾或變化，而不限于此。舉例來說，運算放大器20的詳細電路不限于特定結(jié)構(gòu)。請參考圖2B,圖2B為圖2A所示運算放大器20的詳細示意圖。如圖2B所示，運算放大器20還包括一輸出級208，耦接于主動負載204，以產(chǎn)生一輸出電壓Vout，其中，偏壓源206以一偏壓晶體管實施。在此結(jié)構(gòu)下，金氧半場效應(yīng)晶體管MN3、MN4在閘極所接收輸入電壓In_、In+可分別為輸出電壓Vout及一輸入電壓Vin,以通過負回授方式將輸出電壓Vout鎖定在輸入電壓Vin，而主動負載204則以折迭(folded)結(jié)構(gòu)作為轉(zhuǎn)導(dǎo)，通過提供電流在N型輸入對202產(chǎn)生電壓信號使得輸出級208產(chǎn)生輸出電壓Vout。須注意，主動負載204、偏壓源206以及輸出級208并不限于圖2B所示的結(jié)構(gòu)，而可以其它結(jié)構(gòu)仍具有其作用。
[0040]此外，金氧半場效應(yīng)晶體管麗3、MN4的一基極(Body)可耦接于一第二特定準(zhǔn)位，所述第二特定準(zhǔn)位等于所述第一特定準(zhǔn)位(如圖2B所示金氧半場效應(yīng)晶體管MN3、MN4的基極耦接于接地準(zhǔn)位GND)或介于所述第一特定準(zhǔn)位與金氧半場效應(yīng)晶體管MN3、MN4的源極的一準(zhǔn)位之間(如金氧半場效應(yīng)晶體管MN3、MN4的基極可耦接于大于O但小于金氧半場效應(yīng)晶體管麗3、MN4的源極的準(zhǔn)位