CN101242160B - 具有推挽类输出级的两级运算放大器 - Google Patents

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Abstract

公开了具有推挽类输出级的两级运算放大器，其包括：差动放大器，包括有源负载；电流镜，包括第一支路和第二支路；第一开关，连接在第一电源与输出节点之间，并且响应于差动放大器的第一输出端的电压而进行切换；第一偏置电路，响应于差动放大器的第二输出端的电压，对在第一支路中流过的参考电流量进行控制；第二偏置电路，响应于第一输出端的电压，对流过镜像电流的第二支路的电压进行控制；第二开关，连接在输出节点与第二电源之间，并且，响应于第二支路的电压而进行切换；以及，电容器，连接在输出节点与第一输出端之间。

Description

具有推挽类输出级的两级运算放大器
相关专利申请的交叉引用 
本申请享有下列申请的优先权：于2007年2月8日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2007-0013429和于2007年8月16日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2007-0082244，其全部公开内容以引用方式包括在此文中。 
技术领域
本发明公开涉及运算放大器(operational amplifier，OP AMP)，更具体地说，涉及具有AB类输出级的两级OP AMP。 
背景技术
轨到轨(rail-to-rail)OP AMP主要用于获得在驱动一般电子装置例如LCD(液晶显示器)面板的源极驱动器的输出缓冲器中，从地电压到电源电压充分变动的输出电压。但是，由于轨到轨OPAMP的布局尺寸(layout size)很大，导致包括多个轨到轨OP AMP的源极驱动器的输出缓冲器的尺寸也增加。因此，随着减小源极驱动器的尺寸的趋势，需要减小用于源极驱动器的输出缓冲器的OP AMP的尺寸。 
尽管两级OP AMP被用于源极驱动器的输出缓冲器，但是，由于两级OP AMP的下降特性较差，因此，在从源极驱动器输出的信号之间产生偏差。因此，由于这些偏差会在LCD面板图像显示中产生垂直图案或波形图案。此外，当两级OP AMP取代轨到轨OP AMP，被用于源极驱动器的输出缓冲器时，会使输出缓冲器的输出电压的下降特性或上升特性劣化。 
由于轨到轨OP AMP的输出级按照AB类运行，因此轨到轨OP AMP可以按照AB类(或推挽类)来操作其输出负载。由于两级OP AMP的输出级一侧，例如由PMOSFET实现的上拉电路作为共源极放大器运行，而另一侧，例如由NMOSFET实现的下拉电路作为电流源运行，因此，难以操作AB类(或推挽类)的两级OP AMP的输出负载。因此，需要布局尺寸小并且能够改善下降 特性或上升特性的OP AMP。 
发明内容
为了解决上述和/或其他问题，本发明的典型实施例提供了两级OPAMP，其布局尺寸小，改善了下降特性或上升特性，并且能够像轨到轨放大器那样运行。 
按照本发明的典型实施例，一种运算放大器包括：差动放大器，包括有源负载；电流镜，包括第一支路和第二支路；第一开关，连接在第一电源与输出节点之间，并且响应于差动放大器的第一输出端的电压而进行切换；第一偏置电路，响应于差动放大器的第二输出端的电压，对在第一支路中流过的参考电流量进行控制；第二偏置电路，响应于第一输出端的电压，对流过镜像电流的第二支路的电压进行控制；第二开关，连接在输出节点与第二电源之间，并且，响应于第二支路的电压而进行切换；以及，电容器，连接在输出节点与第一输出端之间。 
电流镜为NMOSFET电流镜，第一电源的电压高于第二电源的电压，第一开关为PMOSFET，第二开关为NMOSFET。电流镜为PMOSFET电流镜，第一电源的电压低于第二电源的电压，第一开关为NMOSFET，第二开关为PMOSFET。 
按照本发明的典型实施例，一种运算放大器包括：第一电流镜，连接在第一电源与第一控制节点之间，并且包括参考电流支路与镜像电流支路；第二电流镜，连接在第二电源与第二控制节点之间；第一晶体管，连接在第一电源与输出节点之间，并且响应于第一控制节点的电压而导通/截止；第二晶体管，连接在输出节点与第二电源之间，并且响应于第二控制节点的电压而导通/截止；晶体管对，通过一个电流源连接到第二电源，并且，包括其漏极直接连接到参考电流支路的第三晶体管和其漏极直接连接到镜像电流支路的第四晶体管；偏置电路，连接在第一控制节点与第二控制节点之间，并且，响应于多个偏置控制电压，给第一晶体管和第二晶体管提供偏置电压；以及，电容器，连接在镜像电流支路与输出节点之间。 
第一电源的电压高于第二电源的电压，第一电流镜为PMOSFET共源共栅(cascode)电流镜，第二电流镜为NMOSFET电流镜，第一晶体管为PMOSFET，第二、第三和第四晶体管为NMOSFET。 
第一电源的电压低于第二电源的电压，第一电流镜为NMOSFET共源共栅电流镜，第二电流镜为PMOSFET电流镜，第一晶体管为NMOSFET，第二、第三和第四晶体管为PMOSFET。运算放大器为连接到输出节点与第三晶体管的栅极的单位增益缓冲器。运算放大器被实现为显示驱动装置的一部分。 
附图说明
根据以下结合附图进行的描述，可以更详细地理解本发明的典型实施例，其中： 
图1为示出了按照本发明的典型实施例的，包括源极驱动器的显示装置的框图； 
图2为在图1的装置中使用的源极驱动器的框图； 
图3为在图2的驱动器中使用的输出缓冲器的电路图； 
图4为按照本发明的典型实施例的，具有NMOSFET输入级的OP AMP的电路图； 
图5为按照本发明的典型实施例的，具有PMOSFET输入级的OP AMP的电路图； 
图6为按照本发明的典型实施例的，具有NMOSFET输入级的OP AMP的电路图；以及 
图7为按照本发明的典型实施例的，具有PMOSFET输入级的OP AMP的电路图。 
具体实施方式
在下文中，通过参照附图说明本发明的典型实施例，详细描述本发明。在附图中，相同的标号表示相同的要素。 
图1为示出了按照本发明的典型实施例的，包括源极驱动器的显示装置的框图。参照图1，诸如LCD(液晶显示器)装置、PDP(等离子体显示面板)装置或OLED(organic light emitting diode，有机发光二极管)装置之类的平面显示装置50包括LCD面板100、源极驱动器200和栅极驱动器300。LCD面板100包括多条栅极线G1-Gm(其中，“m”为自然数)、多条源极线S1-Sn(其中，“n”为自然数)以及多个像素(没有示出)。 
源极驱动器200或者数据线驱动器响应于数字图像数据DATA而驱动源极线S1-Sn。栅极驱动器300驱动栅极线G1-Gm。基于源极驱动器200和栅极驱动器300的工作，像素显示希望的图像。 
图2为图1的源极驱动器200的框图。参照图2，作为显示驱动装置的源极驱动器200包括控制器205、极性控制电路210、锁存电路220、数模转换器(DAC)230和输出缓冲器240。按照显示装置的类型，可以在源极驱动器200之内或之外实现控制器205。控制器205生成极性控制信号CSP和锁存信号LS。 
当给LCD面板100的多个液晶连续提供恒定电压时，液晶很可能硬化和劣化。因此，为了防止LCD面板100的液晶硬化，极性控制电路210响应于极性控制信号CSP而控制数字图像数据DATA的极性。对极性进行控制指的是，根据在一个周期中提供给LCD面板100的公共电压，使数字图像数据DATA的相位翻转(reversing)。 
锁存电路220响应于锁存信号LS而对从极性控制电路210输出的数字图像数据DATA进行锁存。DAC 230将从锁存电路220输出的数字图像数据DATA转换为多个模拟电压Vang。可以根据公共电压使每个模拟电压Vang的相位在一个周期内反相。 
按照在图4-图7中示出的本发明的典型实施例，输出缓冲器240包括多个OPAMP。输出缓冲器240对模拟电压Vang中的每一个进行放大或缓存，并且将每一个放大的电压输出到源极线S1-Sn中对应的一条。源极驱动器200中的输出缓冲器240包括多个轨到轨OP AMP，用于将放大或缓存的电压输出到S1-Sn中的每一条。 
但是，按照典型实施例的输出缓冲器240不使用一般的轨到轨OP AMP，而是包括图4或图6的两级OP AMP 260以及图5或图7的两级OP AMP 270，其中，两级OP AMP 260具有用于改善下降特性的NMOSFET输入级，而两级OP AMP 270具有用于改善上升特性的PMOSFET输入级。 
图3为图2所示的输出缓冲器的电路图。在图3中，为便于说明，输出缓冲器240包括第一切换单元250、两个两级OP AMP 260和270以及第二切换单元280。两级OP AMP 260和270的输出电压OUT1和OUT2被分别反馈到每个负输入端(-)，从而起单位增益缓冲器的作用。 
多条输入线INL1和INL2分别接收多个模拟信号Vang1和Vang2，在一个周期中，例如在极性控制信号的周期中，Vang1和Vang2的相位被反相。假设模拟电压Vang1和Vang2中的每一个的极性被互补反相。 
输入到第一输入线INL1的第一模拟电压Vang1为通过第一OP AMP 260输出到第一源极线Sx的模拟电压。输入到第二输入线INL2的第二模拟电压Vang2为通过第二OPAMP 270输出到第二源极线Sy的模拟电压。 
第一OP AMP 260将模拟电压Vang1和Vang2中的相位没有被反相的一个缓存到源极线Sx和Sy中的任意一条。这里，“x”和“y”为大于1且小于“n”的自然数，并且，“y”比“x”大1。第二OPAMP 270将模拟电压Vang1和Vang2中的相位被反相的一个缓存到源极线Sx和Sy中的任意一条。 
在本实施例的输出缓冲器240中，第一OP AMP 260为具有用于改善下降特性的NMOSFET输入级的两级OP AMP，而第二OP AMP 270为具有用于改善上升特性的PMOSFET输入级的两级OP AMP。 
响应于一个周期中的多个第一切换控制信号CTRL1，第一切换单元250将第一输入线INL1与第一OP AMP 260的第一输入端(+)连接，将第二输入线INL2与第二OP AMP 270的第一输入端(+)连接。此外，响应于该周期中的第一切换控制信号CTRL1，第一切换单元250将第一输入线INL1与第二OP AMP 270的第一输入端(+)交叉连接，将第二输入线INL2与第一OP AMP260的第一输入端(+)交叉连接。 
响应于一个周期中的多个第二切换控制信号CTRL2，第二切换单元280将第一OP AMP 260的输出端与第一源极线Sx连接，并且将第二OP AMP 270的输出端与第二源极线Sy连接。此外，响应于该周期中的第二切换控制信号CTRL2，第二切换单元280将第一OP AMP 260的输出端与第二源极线Sy交叉连接，将第二OPAMP 270的输出端与第一源极线Sx交叉连接。 
此外，响应于一个周期中的多个第三切换控制信号CTRL2，第二切换单元280将第一源极线Sx与第二源极线Sy连接，以进行电荷共用(charge sharing)操作。 
在图3的输出缓冲器240中，由第一OP AMP 260对具有非反相相位的模拟电压进行缓存，以改善下降特性，并且由第二OP AMP 270对具有反相相位的模拟电压进行缓存，以改善上升特性，反之亦然。 
例如，按照第一切换单元250的切换操作，当第一模拟电压Vang1具有非反相相位，而第二模拟电压Vang2具有反相相位时，第一输入线INL1被连接到第一OP AMP 260的第一输入端，第二输入线INL2被连接到第二OPAMP 270的第一输入端。在这种情况下，按照第二切换单元280的切换操作，第一OP AMP 260的输出端被连接到第一源极线Sx，第二OP AMP 270的输出端被连接到第二源极线Sy。 
但是，按照第一切换单元250的切换操作，当第一模拟电压Vang1具有反相相位，而第二模拟电压Vang2具有非反相相位时，第一输入线INL1被交叉连接到第二OP AMP 270的第一输入端，第二输入线INL2被交叉连接到第一OP AMP 260的第一输入端。在这个典型实施例中，按照第二切换单元280的切换操作，第一OP AMP 260的输出端被交叉连接到第二源极线Sy，并且第二OP AMP 270的输出端被交叉连接到第一源极线Sx。 
图4为按照本发明的典型实施例的，具有NMOSFET输入级的OP AMP的电路图。参照图4，具有NMOSFET输入级261的第一OP AMP 260包括电流镜263、第一偏置电路265、第二偏置电路267以及具有补偿电容器C1的输出级269。 
包括NMOSFET输入级261、电流镜263、第一偏置电路265和第二偏置电路267的第一折叠式共源共栅OP AMP电路能够改善输出电压OUT1的下降特性。NMOSFET输入级261包括通过电流源3连接到提供第二电力例如地电压VSS的电源的多个NMOSFET 1和2以及构成电流镜的多个PMOSFET 4和5，其中，NMOSFET输入级261也被称为具有有源负载的差动放大器或电流镜型差动放大器，电流源3受偏置控制电压VB1控制。 
NMOSFET 1和2以及电流源3构成了差动放大器。当第一OP AMP 260被用作单位增益缓冲器时，如图3所见，输出端N0和第二输入端(-)相互连接。该差动放大器对第一输入电压INP1与第二输入电压INN1之间的差值进行放大，从而生成差动输出电流。包括NMOSFET 6和7的电流镜263包括第一支路和第二支路，其中，第一支路中流过参考电流，第二支路中流过通过对参考电流进行镜像所获得的镜像电流(mirror current)。 
第一偏置电路265连接在差动放大器的第二输出端ODA2与第二节点ND2之间，第二节点ND2连接到电流镜263的第一支路。第一偏置电路265包括并联连接在第二输出端ODA2与第二节点ND2之间的PMOSFET 10和 NMOSFET 11，并且，响应于偏置控制电压VB4和VB5以及第二输出端ODA2的电压，对在第一支路中流过的参考电流进行调节。 
第二偏置电路267并联连接在差动放大器的第一输出端ODA1与第一节点ND1之间，第一节点ND1连接到电流镜263的第二支路。第二偏置电路267包括并联连接在第一输出端ODA1与第一节点ND1之间的PMOSFET 8和NMOSFET 9，并且，响应于偏置控制电压VB2和VB3以及第一输出端ODA1的电压，对第一支路的电压即第一节点ND1的电压进行调节。 
输出级269包括连接在例如用于提供电源电压VDD的第一电源与输出节点N0之间的第一开关12和连接在输出节点N0与第二电源之间的第二开关13。响应于差动放大器的第一输出端ODA1的电压，第一开关12导通/截止。响应于第一节点ND1的电压，第二开关13导通/截止。第一开关12由PMOSFET实现，而第二开关13由NMOSFET实现。补偿电容器C1连接在第一输出端ODA1与输出节点N0之间。 
参照图3和图4，用于改善输出电压OUT1的下降特性的第一OP AMP260的操作被描述如下。首先，当第一输入信号INP1的电压电平例如高电平或VDD高于第二输入信号INN1的电压电平例如低电平或VSS时，NMOSFET1导通，并且NMOSFET 2截止。因此，第一输出端ODA1的电压电平转换为低电平，而第二输出端ODA2的电压电平转换为高电平。因此，由于输出级269的PMOSFET 12导通，输出端N0的输出电压OUT1转换为高电平。 
当第一输入信号INP1的电压电平转换为高电平时，通过电流源3的第一偏置电流I1的大部分流过NMOSFET 1。此外，随着第二输出端ODA 2的电压电平增加，第一偏置电路265的PMOSFET 10的源极-栅极电压也增加。随着PMOSFET 10的源极-漏极电流增加，电流镜263的第一支路的NMOSFET 7的漏极-源极电流即参考电流也增加。通过电流镜像，电流镜263的第二支路的NMOSFET 6的漏极-源极电流即镜像电流增加。 
但是，当第二输出端ODA 2的电压电平增加时，PMOSFET 5的源极-栅极电压也减小，因此，PMOSFET 5的源极-漏极电流即参考电流减小。通过电流镜像，电流镜263的PMOSFET 4的源极-漏极电流即镜像电流减小。结果，随着与通过从流过NMOSFET 1的电流量与流过PMOSFET 4的电流量之和中减去流过NMOSFET 6的电流量而获得的电流对应的电荷对补偿电容器 C1充电，形成正向跃变(forward slew)。在这个典型实施例中，正向跃变可以指从0.5VDD变到0.75VDD的情况或从0.75VDD变到VDD的情况。 
随着通过电流或补偿电容器C1中的充电电荷使输出端N0的电压OUT1增加得更快，形成了输出电压OUT1的正向跃变。因此，按照本典型实施例的第一OP AMP 260具有优良的上升特性。此外，当第一输出端ODA1的电压电平减小时，第二偏置电路267的PMOSFET 8的源极-栅极电压减小，因此PMOSFET 8的源极-漏极电流减小。 
但是，由于根据电流镜像，电流镜263的第二支路的NMOSFET 6的漏极-源极电流即镜像电流必须恒定，因此需要增大第二偏置电路267的NMOSFET 9的漏极-源极电流。由于需要增大第二偏置电路267的NMOSFET9的栅极-源极电压，因此第一节点ND1的电压减小。 
当第一节点ND1的电压电平减小时，NMOSFET 13被迅速截止，并且，从输出节点N0流向第二电源的电流被迅速切断，因此进一步改善了输出电压OUT1的上升特性。第一输出端ODA1的电压电平与第一节点ND1的电压电平一起增加或减小。 
其次，当第一输入信号INP1的电压电平例如低电平低于第二输入信号INP1的电压电平例如高电平时，NMOSFET 1截止，而NMOSFET 2导通。因此，第一输出端ODA1的电压电平转换为高电平，而第二输出端ODA2的电压电平转换为低电平。因此，输出级269的PMOSFET 12截止，而NMOSFET13导通。结果，输出端N0的电压OUT1转换为地电压VSS。 
此时，偏置电流I1的大部分流过NMOSFET 2。因此，随着第二输出端ODA 2的电压电平减小，第一偏置电路265的PMOSFET 10的源极-栅极电压减小。因此，随着PMOSFET 10的源极-漏极电流减小，电流镜263的第一支路的NMOSFET 7的漏极-源极电流即参考电流减小。根据电流镜像，电流镜263的第二支路的漏极-源极电流即镜像电流减小。 
但是，随着第二输出端ODA 2的电压电平减小，差动放大器的电流镜的PMOSFET 5的源极-栅极电压增加，因此，PMOSFET 5的源极-漏极电流即参考电流增加。根据电流镜像，差动放大器的电流镜的PMOSFET 4的漏极-源极电流即镜像电流增加。结果，对应于流过差动放大器的电流镜的PMOSFET 4的电流量与流过电流镜263的NMOSFET 6的电流量之间的差值的电流量必须从第一输出端ODA1流向补偿电容器C1。 
因此，随着输出端N0的输出电压OUT1迅速减小，形成输出电压OUT1的反向跃变(reverse slew)，因此改善了输出电压OUT1的下降特性。反向跃变可以指第一电压从VDD变到0.75 VDD的情况或从0.75 VDD变到0.5 VDD的情况。此外，当第一输出端ODA1的电压电平增加时，第二偏置电路267的PMOSFET 8的源极-栅极电压增加，因此，PMOSFET 8的源极-漏极电流增加。 
但是，基于电流镜像，电流镜263的第二支路的NMOSFET 6的漏极-源极电流即镜像电流必须恒定。因此第二偏置电路267的NMOSFET 9的漏极-源极电流需要减小。由于第二偏置电路267的NMOSFET 9的栅极-源极电压需要减小，因此第一节点ND1的电压增加。第一输出端ODA1的电压电平与第一节点ND1的电压电平一起增加。 
由于第一输出端ODA1的电压电平增加，PMOSFET 12被迅速截止，因此，从第一电源向输出节点N0提供的电流被迅速切断。此外，由于第一节点ND1的电压电平增加，NMOSFET 13被导通，因此输出节点N0的电压电平减小到第一电源的电压，例如地电压VSS。因此，按照本典型实施例的第一OP AMP 260的输出电压OUT1的下降特性被进一步改善。 
如以上参照图4所述的，由于输出级269的NMOSFET 13的栅极电压和PMOSFET 12的栅极电压一起增加或减小，作为按照本典型实施例的两级OPAMP的第一OP AMP 260可以像AB类OP AMP例如轨到轨OP AMP那样进行AB类运行。 
图5为按照本发明的典型实施例的，具有PMOSFET输入级的OP AMP的电路图。参照图5，具有PMOSFET输入级271的第二OP AMP 270包括电流镜273、第一偏置电路275、第二偏置电路277以及具有补偿电容器C2的输出级279。 
包括PMOSFET输入级271、电流镜273、第一偏置电路275和第二偏置电路277的第二折叠式共源共栅OP AMP电路能够改善输出电压OUT1的上升特性。PMOSFET输入级271包括通过电流源16连接到第一电源的多个PMOSFET 14和15以及构成电流镜的多个NMOSFET 17和18，其中，PMOSFET输入级271也被称为具有有源负载的差动放大器或电流镜型差动放大器，电流源16受偏置控制电压VB6的控制。 
PMOSFET 14和15以及电流源16构成了差动放大器。当第二OP AMP 270被用作单位增益缓冲器时，输出端N0和第二输入端(-)相互连接。该差动放大器对第一输入电压INP2与第二输入电压INN2之间的差值进行放大，从而生成差动输出电流。包括PMOSFET 19和20的电流镜273包括第一支路和第二支路，其中，第一支路中流过参考电流，第二支路中流过通过对参考电流进行镜像获得的镜像电流。 
第一偏置电路275连接在差动放大器的第二输出端ODA4与第四节点ND4之间，而第四节点ND4连接到电流镜273的第一支路。第一偏置电路275包括并联连接在第二输出端ODA4与第四节点ND4之间的PMOSFET 23和NMOSFET 24，并且，响应于偏置控制电压VB9和VB10以及第二输出端ODA4的电压，对在第一支路中流过的参考电流量进行调节。 
第二偏置电路277并联连接在差动放大器的第一输出端ODA3与第三节点ND3之间，而第三节点ND3连接到电流镜273的第二支路。第二偏置电路277包括并联连接在第一输出端ODA3与第三节点ND3之间的PMOSFET21和NMOSFET 22，并且，响应于偏置控制电压VB7和VB8以及第一输出端ODA3的电压，对第一支路的电压，即第三节点ND3的电压，进行调节。 
输出级279包括连接在第二电源与输出节点N0之间的第一开关25和连接在输出节点N0与第一电源之间的第二开关26。响应于差动放大器的第一输出端ODA3的电压，第一开关25导通/截止。响应于第二支路的电压，即，第三节点ND3的电压，第二开关26导通/截止。第一开关25由NMOSFET实现，而第二开关26由PMOSFET实现。补偿电容器C2连接在第一输出端ODA3与输出节点N0之间。 
参照图3和图5，用于改善第二OP AMP 270的下降特性的操作被描述如下。首先，当第一输入信号INP2的电压电平例如低电平低于第二输入信号INN2的电压电平例如高电平时，差动放大器的PMOSFET 14导通，PMOSFET15截止。因此，由于第一输出端ODA3的电压电平转换为高电平，大部分偏置电流I2流过PMOSFET 14，故NMOSFET 15导通。由于第三节点ND3的电压电平转换为高电平，因此PMOSFET 26截止。因此，输出端N0的电压电平OUT2转换为低电平。 
当第一输出端ODA3的电压电平增加时，第二偏置电路277的NMOSFET22的栅极-源极电压减小。因此，NMOSFET 22的漏极-源极电流减小。此外， 由于第二输出端ODA4的电压电平减小，使得差动放大器的电流镜的第一支路的NMOSFET 18的栅极-源极电压减小，因此，NMOSFET 18的漏极-源极电流即参考电流减小。通过电流镜像，差动放大器的电流镜的NMOSFET 17的漏极-源极电流即镜像电流减小。 
与通过从流过差动放大器的PMOSFET 14的电流量与流过差动放大器的电流镜的电流量之和中减去流过电流镜273的电流量而获得的电流量相对应的电流量从第一输出端ODA3流向补偿电容器C2。 
于是，输出端N0的输出电压OUT2迅速减小，因此形成输出电压OUT2的反向跃变。因此，按照本典型实施例的第二OP AMP 270具有优良的下降特性。此外，当第二输出端的ODA4电压电平减小时，第一偏置电路275的NMOSFET 24的栅极-源极电压增加，因而NMOSFET 24的漏极-源极电流增加。因此，电流镜273的镜像电流和参考电流增加。 
由于第一输出端ODA3的电压电平增加，因此第二偏置电路277的NMOSFET 22的漏极-源极电流减小。由于电流镜273的镜像电流必须总为恒定值，因此作为第二偏置电路277的PMOSFET 21的源极电压的、第三节点ND 3的电压需要增加。随着第三节点ND 3的电压增加，PMOSFET 26迅速截止，因此从第一电源提供的电流被迅速切断。因此，进一步改善了按照本典型实施例的第二OP AMP 270的上升特性。 
其次，当第一输入信号INP2的电压电平转换为高电平，并且第二输入信号INN2的电压电平转换为低电平时，PMOSFET 14截止，而PMOSFET 15导通。由于第一输出端ODA3的电压电平转换为低电平，因此NMOSFET 25截止。由于第三节点ND 3的电压电平转换为低电平，因此PMOSFET 26导通。因此，输出端N0的输出电压OUT2转换为高电平，即第一电源的电压电平。 
在本典型实施例中，偏置电流I2的大部分流过PMOSFET 15。随着第一输出端ODA3的电压电平转换为低电平，第二偏置电路277的NMOSFET 22的栅极-源极电压增加。因此，NMOSFET 22的漏极-源极电流增加。随着第二输出端ODA4的电压电平增加，差动放大器的电流镜的NMOSFET 18的栅极-源极电压也增加，因此NMOSFET 18的漏极-源极电流增加。由于电流镜像，NMOSFET 17的漏极-源极电流增加。 
随着对应于流过差动放大器的电流镜的NMOSFET 17的电流量与流过电流镜273的PMOSFET 19的电流量之间的差值的电流量对补偿电容器C2充电，形成正向跃变。因此，改善了输出电压OUT2的上升特性。随着第一输出端ODA3的电压电平减小，NMOSFET 25被迅速截止。因此，随着从输出节点N0流向第二电源的电流被迅速切断，进一步改善了按照本典型实施例的第二OP AMP 270的电压OUT2的上升特性。 
如以上参照图5所描述的，由于NMOSFET 25的栅极电压和PMOSFET26的栅极电压沿相同方向变化，因此作为两级OP AMP的第二OP AMP可以像AB类OP AMP那样进行AB类运行。 
图6为按照本发明的典型实施例的，具有NMOSFET输入级的OP AMP的电路图。参照图6，具有NMOSFET输入级261’的两级OP AMP 260包括第一电流镜262、第二电流镜264、偏置电路266、输出级和补偿电容器C1。 
具有差动放大器结构的NMOSFET输入级261’包括通过NMOSFET N3连接到第二电源即提供地电压VSS的电源的差动NMOSFET N1和N2。根据偏置控制电压VB1，控制执行电流源功能的NMOSFET N3。 
差动放大器对输入电压INP1与INN1之间的差值进行放大，并且输出差动输出电流。当第一OP AMP 260被用作单位增益缓冲器时，如图3所示，输出电压OUT1被反馈到第一OP AMP 260的第二输入端(-)。即，NMOSFETN1的漏极连接到第一电流镜262的镜像电流支路，例如，其中流过PMOSFETP7的源极-漏极电流的支路。NMOSFET N2的漏极连接到参考电流支路，例如，其中流过PMOSFET P5的源极-漏极电流的支路。 
可以由PMOSFET共源共栅电流镜实现的第一电流镜262连接在第一电源例如提供电源电压VDD的电源与第一控制节点PU之间，并且包括参考电流支路和镜像电流支路。即，由多个PMOSFET P4、P5、P6和P7实现第一电流镜262，参考电流流过参考电流支路，通过对参考电流进行镜像获得的镜像电流流过镜像电流支路。 
可以由NMOSFET电流镜实现的第二电流镜264连接在第二电源与第二控制节点PD之间。第二电流镜264包括：其中流过参考电流的参考电流支路，例如其中流过NMOSFET N5的漏极-源极电流的支路；以及，其中流过镜像电流的镜像电流支路，例如其中流过NMOSFET N7的漏极-源极电流的支路。 
输出级包括连接在第一电源VDD与输出节点NO之间的第一晶体管P10和连接在输出节点NO与第二电源之间的第二晶体管N10。第一晶体管P10可以由PMOSFET实现，而第二晶体管N10可以由NMOSFET实现。偏置电路266连接在第一电流镜262与第二电流镜264之间，并且，响应于偏置控制电压VB7和VB8、第一控制节点PU的电压和第二控制节点PD的电压，给第一和第二晶体管P10和N10中的每一个提供偏置电压。 
偏置电路266包括第一偏置电路266A和第二偏置电路266B。第一偏置电路266A包括并联连接在第五节点ND5与第六节点ND6之间的PMOSFETP8和NMOSFET N8。第二偏置电路266B包括并联连接在第一控制节点PU与第二控制节点PD之间的PMOSFET P9和NMOSFET N9。偏置控制电压VB7给PMOSFET P8和P9加偏置电压。偏置控制电压VB8给NMOSFET N8和N9加偏置电压。 
第一偏置电路266A称为浮动电流源。第二偏置电路266B给第一和第二晶体管P10和N10中的每一个提供偏置电压，使得第一和第二晶体管P10和N10可以按照AB类运行。响应于第一控制节点PU的电压，第一晶体管P10导通/截止。响应于第二控制节点PD的电压，第二晶体管N10导通/截止。补偿电容器C1连接在第一电流镜262的镜像电流支路与输出节点NO之间。 
图7为按照本发明的典型实施例的，具有PMOSFET输入级的OP AMP的电路图。参照图7，具有PMOSFET输入级271’的两级OP AMP 270包括第一电流镜272、第二电流镜274、偏置电路276、输出级和补偿电容器C2。 
具有差动放大器结构的PMOSFET输入级271’包括通过PMOSFET P3连接到第一电源即提供电源电压VDD的电源的差动PMOSFET P1和P2。根据偏置控制电压VB2，控制执行电流源功能的PMOSFET P3。 
差动放大器对输入电压INP2与INN2之间的差值进行放大，并且输出差动输出电流。当第二OP AMP 270被用作单位增益缓冲器时，给第二OP AMP270的第二输入端(-)提供输出电压OUT2。即，PMOSFET P1的漏极连接到第一电流镜272的镜像电流支路。PMOSFET P2的漏极连接到参考电流支路。 
可以由NMOSFET共源共栅电流镜实现的第一电流镜272连接在第二电源例如提供地电压VSS的电源与第二控制节点PD之间，并且包括参考电流支路和镜像电流支路。即，由多个NMOSFET N4、N5、N6和N7实现第一 电流镜272，参考电流流过参考电流支路，镜像电流，即通过对参考电流进行镜像获得的电流流过镜像电流支路。 
可以由PMOSFET电流镜实现的第二电流镜274连接在第一电源与第一控制节点PU之间。第二电流镜274包括：其中流过参考电流的参考电流支路，例如第八节点ND8所连接到的支路；以及，其中流过镜像电流的镜像电流支路，例如第一控制节点PU所连接到的支路。 
输出级包括连接在第一电源与输出节点NO之间的第一晶体管P10和连接在输出节点NO与第二电源之间的第二晶体管N10。第一晶体管P10可以由PMOSFET实现，第二晶体管N10可以由NMOSFET实现。 
偏置电路276连接在第一电流镜272与第二电流镜274之间，并且，响应于偏置控制电压VB7和VB8、第一控制节点PU的电压和第二控制节点PD的电压，给第一和第二晶体管P10和N10中的每一个提供偏置电压。 
偏置电路276包括第一偏置电路276A和第二偏置电路276B。第一偏置电路276A包括并联连接在第七节点ND7与第八节点ND8之间的PMOSFETP8和NMOSFET N8。第二偏置电路276B包括并联连接在第一控制节点PU与第二控制节点PD之间的PMOSFET P9和NMOSFET N9。偏置控制电压VB7给PMOSFET P8和P9加偏置电压。偏置控制电压VB8给NMOSFET N8和N9加偏置电压。 
第一偏置电路276A称为浮动电流源。第二偏置电路276B给第一和第二晶体管P10和N10中的每一个提供偏置电压，使得第一和第二晶体管P10和N10可以按照AB类运行。响应于第一控制节点PU的电压，第一晶体管P10导通/截止。响应于第二控制节点PD的电压，第二晶体管N10导通/截止。补偿电容器C2连接在第一电流镜272的镜像电流支路与输出节点NO之间。 
如以上参照图6和图7所描述的，PMOSFET P10的栅极电压和NMOSFET N10的栅极电压沿相同方向变化，作为两级OP AMP的第一OPAMP 260或第二OP AMP 270可以像AB类OP AMP那样进行AB类运行。为了便于说明，示范性地给出了在以上描述中使用的第一电源、第二电源、第一开关和第二开关。按照典型实施例的OP AMP起到了改善输出电压的下降特性或上升特性，同时减少布局面积的作用。 
尽管本发明是参照其典型实施例来具体示出和描述的，但是，本领域一般技术人员应该理解，在不脱离如所附权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以在形式和细节上对其进行各种修改。 

Claims (9)

1.一种运算放大器，包括：
差动放大器，包括有源负载；
电流镜，包括第一支路和第二支路；
第一开关，连接在第一电源与输出节点之间，并且响应于所述差动放大器的第一输出端的电压而进行切换；
第一偏置电路，响应于所述差动放大器的第二输出端的电压，对在所述第一支路中流过的参考电流量进行控制；
第二偏置电路，响应于所述第一输出端的电压，对流过镜像电流的所述第二支路的电压进行控制；
第二开关，连接在所述输出节点与第二电源之间，并且，响应于所述第二支路的电压而进行切换；以及
电容器，连接在所述输出节点与所述第一输出端之间。
2.如权利要求1所述的运算放大器，其中，所述电流镜为NMOSFET电流镜，所述第一电源的电压高于所述第二电源的电压，所述第一开关为PMOSFET，所述第二开关为NMOSFET。
3.如权利要求1所述的运算放大器，其中，所述电流镜为PMOSFET电流镜，所述第一电源的电压低于所述第二电源的电压，所述第一开关为NMOSFET，所述第二开关为PMOSFET。
4.如权利要求1的运算放大器，被实现为显示驱动装置的一部分。
5.一种运算放大器，包括：
第一电流镜，连接在第一电源与第一控制节点之间，并且，包括参考电流支路与镜像电流支路；
第二电流镜，连接在第二电源与第二控制节点之间；
第一晶体管，连接在所述第一电源与输出节点之间，并且，响应于所述第一控制节点的电压而导通/截止；
第二晶体管，连接在所述输出节点与所述第二电源之间，并且，响应于所述第二控制节点的电压而导通/截止；
晶体管对，通过电流源连接到所述第二电源，并且包括其漏极直接连接到所述参考电流支路的第三晶体管和其漏极直接连接到所述镜像电流支路的第四晶体管；
偏置电路，连接在所述第一控制节点与第二控制节点之间，并且，响应于多个偏置控制电压，给所述第一晶体管和所述第二晶体管提供偏置电压；以及
电容器，连接在所述镜像电流支路与所述输出节点之间。
6.如权利要求5的运算放大器，其中，所述第一电源的电压高于所述第二电源的电压，所述第一电流镜为PMOSFET共源共栅电流镜，所述第二电流镜为NMOSFET电流镜，所述第一晶体管为PMOSFET，所述第二、第三和第四晶体管为NMOSFET。
7.如权利要求5的运算放大器，其中，所述第一电源的电压低于所述第二电源的电压，所述第一电流镜为NMOSFET共源共栅电流镜，所述第二电流镜为PMOSFET电流镜，所述第一晶体管为NMOSFET，所述第二、第三和第四晶体管为PMOSFET。
8.如权利要求5的运算放大器，为单位增益缓冲器，其中，所述输出节点与所述第三晶体管的栅极连接。
9.如权利要求5的运算放大器，被实现为显示驱动装置的一部分。
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