CN102694516B - 一种不对称偏置电压结构的轨到轨运算放大器 - Google Patents

Abstract

一种不对称偏置电压结构轨到轨运算放大器，其特征是：包括轨到轨输入级、轨到轨输出级、增益负载级以及不对称偏置电路，轨到轨输入级尾电流偏置电压及增益负载级偏置电压均采用不对称电压结构偏置。消除了一般轨到轨共模电压交叠区域的产生，保证在共模电压输入范围内增益基本不变，同时实现了轨到轨电压输入和轨到轨电压输出。<!--1-->

Description

一种不对称偏置电压结构的轨到轨运算放大器

技术领域

本专利涉及一种不对称偏置电压结构轨到轨运算放大器，尤其是适用于模拟集成电路设计领域。

背景技术

目前，现代集成电路特征尺寸越来越小，国际上半导体工艺特征尺寸已经降到了28nm，更低的尺寸也在研究之中，所以集成电路电压越来越低，低压低功耗的集成电路设计成为国内外科研机构的研究热点。

现代半导体工艺尺寸的减小，不仅降低了集成电路的功耗，而且提高了集成电路的集成密度和工作速度，非常有利于数字集成电路的发展。但是较小的工艺尺寸会出现短沟道效应等二级效应，例如沟道调制，速度饱和，热载流子效应等非理想效应，这对模拟电路设计是一个极大地挑战，如何在现代工艺中制造出高性能的模拟电路将是世界电子工程师的研究热点和难点。

运算放大器是模拟电路中最基本，最关键的模块之一，广泛用于各种模拟电路，数模混合电路，例如模拟加减法器，模拟乘法器，微分积分电路，采样保持电量，RC有源滤波器，电压调整器，电流检测电路，其性能直接决定了这些模块的性能，所以低电压低功耗的运算放大器设计尤为重要。随着电源电压的降低，传统运算放大器的动态范围即信噪比将大幅降低，甚至不能继续工作。针对上述问题，将设计新型的运算放大器结构，充分利用电源电压，将运算放大器的输入和输出动态范围扩展到正电源电塔和负电源电压，甚至超过正电源电压和负电源电压，这种新型结构的运算放大器即为轨到轨运算放大器(RailtoRailOperationalAmplifier)。这种新型轨到轨运算放大器可以用于SerDes，DVD播放器，声卡，手机，CPS***等电路。

与传统的运算放大器相比，轨到轨运算放大器主要具有以下几个特点:(1)共模输入电压范围接近正负电源电压。(2)输入级的跨导在共模输入电压范围内基本保持不变。(3)输出电压可以达到正负电源电压。

一般的轨到轨运算放大器都需要考虑增益级输入管的中间反型区，以及两个输入级共模电压范围交叠区PMOS和NMOS共同导通时引起的增益突变导致的输出变化。所以提供一种能够消除共模电压交叠区域的轨到轨运算放大器已为亟待解决的问题。

发明内容

本发明为解决上述技术问题，提出一种不对称偏置电压结构轨到轨运算放大器，消除共模电压交叠区域，保证在共模电压输入范围内增益基本不变。实现轨到轨电压输入，轨到轨电压输出。

本专利解决其技术问题所采用的技术方案是：一种不对称偏置电压结构轨到轨运算放大器，其特征是：包括轨到轨输入级、轨到轨输出级、增益负载级以及不对称偏置电路，轨到轨输入级尾电流偏置电压及增益负载级偏置电压均采用不对称电压结构偏置，这些不对称电压结构偏置共同组成不对称偏置电路。包括NMOS管和PMOS管，NMOS管包括M5、M6、M7、M8、M9、M10、M17、M18、M19、M20、M21、M22、M25、M27、M28、M29、M31，PMOS管包括M1、M2、M3、M4、M11、M12、M13、M14、M15、M16、M23、M24、M26、M30,交叠点使能反相器，电容C1、C2，对于CMOS工艺而言所有NMOS管和PMOS管具有相同的工艺参数。消除了一般轨到轨共模电压交叠区域的产生，保证在共模电压输入范围内增益基本不变，同时实现了轨到轨电压输入和轨到轨电压输出。输入级尾电流偏置电压可以调节尾电流管消耗的电压裕度，由共模输入范围可以确定的精确调节出相应的偏置电压，且PMOS输入级与NMOS输入级偏置电压不对称。负载级偏置电压跟随输入级尾电流变化，保证镜像电流与输入级电流相同。

其还在于六个NMOS管M5、M6、M7、M8、M9、M10和四个PMOS管M1、M2、M3、M4构成不对称偏置电压轨到轨运算放大器的输入级。

其还在于PMOS管M3、M4是差动输入PMOS管，NMOS管M5、M6是差动输入NMOS管，PMOS管M1、M2是采用共源共栅电流镜结构的PMOS输入级恒流电流源，NMOS管M8、M9、M10是采用共源共栅电流镜结构的NMOS输入级恒流电流源。

其还在于轨到轨运算放大器设置有使能反相器，NMOS管M7和使能反相器保证PMOS管和NMOS管在共模电压交叠点处使能反相器输出为高。

其还在于PMOS输入级恒流电流源及NMOS输入级恒流电流源镜像相同电流，PMOS管M2和NMOS管M8接由带隙基准提供的电压不同。

其还在于六个PMOS管M11、M12、M13、M14、M15、M16和六个NMOS管M17、M18、M19、M20、M21、M22构成轨到轨输入级的负载，PMOS管M11、M12、M13、M14构成PMOS共源共栅电流镜负载管，NMOS管M19、M20、M21、M22构成NMOS共源共栅电流镜负载管，负载管采用双端转单端结构增大输入增益，PMOS管M15、M16和NMOS管M17、M18组成浮动电流源管。

其还在于PMOS管M23、M24、M26和NMOS管M25、M27、M28、M29产生负载管偏置电流，PMOS管M13、M14的栅极接PMOS管M26的栅极和漏极，NMOS管M19、M20的栅极接NMOS管M25的栅极和漏极，PMOS管M2、M24栅极接同一偏置电压，NMOS管M8、M27栅极接相同偏置电压，PMOS管M15、M16栅极接PMOS管M24漏极，NMOS管M17、M18栅极接PMOS管M26漏极，NMOS管M25和PMOS管M26采用二极管连接，消耗固定电压裕度。

其还在于PMOS管M30和NMOS管M31构成轨到轨运算放大器输出级，电容C1、C2是输出级补偿电容。

其还在于PMOS管差动输入对的最大输入共模电压为电源电压减去PMOS管M1、M2构成的偏置尾电流结构消耗的电压裕度，电压裕度通过修改PMOS管尺寸和PMOS管M2管栅极偏置电压调节，最小输入电压为GND，调节NMOS管M8、M9、M10构成的偏置尾电流结构消耗的电压裕度和PMOS管M1、M2构成的偏置尾电流结构消耗的电压裕度，将PMOS差动输入对和NMOS差动输入对共模输入电压范围调节至只存在一个交叠点或者交叠区很窄。

其还在于NMOS差动输入对的最大输入共模电压为VDD，最小输入电压为NMOS管阈值电压与NMOS管M8、M9、M10构成的偏置尾电流结构消耗的电压裕度，电压裕度通过修改NMOS管尺寸和NMOS管M8管栅极偏置电压调节。

其中：NMOS管M5、M6、M7、M8、M9、M10和PMOS管M1、M2、M3、M4构成不对称偏置电压轨到轨运算放大器的输入级。PMOS管M3、M4是差动输入PMOS管，NMOS管M5、M6是差动输入NMOS管，PMOS管M1、M2是采用共源共栅电流镜结构的PMOS输入级恒流电流源，NMOS管M8、M9、M10是采用共源共栅电流镜结构的NMOS输入级恒流电流源，两种输入级恒流源管数目可以根据不同工艺调整，保证PMOS输入管和NMOS输入管输入共模电压可以只存在一个交叠点或者交叠区很窄，NMOS管M7及使能反相器保证在PMOS管和NMOS管在共模电压交叠点处使能反相器输出为高，保证NMOS差动输入对暂停工作，只有PMOS差动输入对工作。PMOS输入级恒流电流源及NMOS输入级恒流电流源镜像相同电流，PMOS管M2和NMOS管M8接由带隙基准提供的不同电压，保证NMOS差动输入对和PMOS差动输入对在整体共模电压输入范围内具有相同的跨导。

PMOS管M11、M12、M13、M14、M15、M16和NMOS管M17、M18、M19、M20、M21、M22构成轨到轨输入级的负载，PMOS管M11、M12、M13、M14构成PMOS共源共栅电流镜负载管，NMOS管M19、M20、M21、M22构成NMOS共源共栅电流镜负载管，负载管采用双端转单端结构增大输入增益，PMOS管M15、M16和NMOS管M17、M18是浮动电流源管，减小电路对电源电压的敏感性，PMOS管M23、M24、M26和NMOS管M25、M27、M28、M29产生负载管偏置电流。PMOS管M13、M14的栅极接PMOS管M26的栅极和漏极，NMOS管M19、M20的栅极接NMOS管M25的栅极和漏极，PMOS管M2、M24栅极接同一偏置电压，NMOS管M8、M27栅极接相同偏置电压，PMOS管M15、M16栅极接PMOS管M24漏极，NMOS管M17、M18栅极接PMOS管M26漏极，NMOS管M25和PMOS管M26采用二极管连接，消耗固定电压裕度。PMOS管M30和NMOS管M31构成轨到轨运算放大器输出级，电容C1、C2是输出级补偿电容保证输出稳定。

本发明中，NMOS差动输入对的最大输入共模电压为VDD，最小输入电压为NMOS管阈值电压与NMOS管M8、M9、M10构成的偏置尾电流结构消耗的电压裕度，电压裕度可以通过修改NMOS管尺寸和NMOS管M8管栅极偏置电压调节。PMOS管差动输入对的最大输入共模电压为电源电压减去PMOS管M1、M2构成的偏置尾电流结构消耗的电压裕度，电压裕度可以通过修改PMOS管尺寸和PMOS管M2管栅极偏置电压调节，最小输入电压为GND。调节NMOS管M8、M9、M10构成的偏置尾电流结构消耗的电压裕度和PMOS管M1、M2构成的偏置尾电流结构消耗的电压裕度可以将PMOS差动输入对和NMOS差动输入对共模输入电压范围调节至只存在一个交叠点或者交叠区很窄。调节使能反相器翻转阈值电压到交叠点电压，这样就可以实现输入轨到轨共模电压。对于不同工艺尺寸，可以增加或减少尾电流管子数目来调节输入共模电压范围。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)采用共源共栅电流镜结构偏置可以比普通电流镜更精确的镜像偏置电流；

(2)使用不对称偏置电压结构，不需要采用低阈值管，降了制造难度同时降低了制造成本；

(3)提高了动态范围，输出级偏置电压由输入级镜像控制可以在同等电压条件下减小管子消耗的电压裕度；

附图说明

图1是本发明不对称偏置电压结构轨到轨运算放大器的总体电路结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

一种不对称偏置电压结构轨到轨运算放大器，其特征是：包括轨到轨输入级、轨到轨输出级、增益负载级以及不对称偏置电路，轨到轨输入级尾电流偏置电压及增益负载级偏置电压均采用不对称电压结构偏置，这些不对称电压结构偏置共同组成不对称偏置电路。包括NMOS管和PMOS管，NMOS管包括M5、M6、M7、M8、M9、M10、M17、M18、M19、M20、M21、M22、M25、M27、M28、M29、M31，PMOS管包括M1、M2、M3、M4、M11、M12、M13、M14、M15、M16、M23、M24、M26、M30,交叠点使能反相器，电容C1、C2，对于CMOS工艺而言所有NMOS管和PMOS管具有相同的工艺参数。

其还在于六个NMOS管M5、M6、M7、M8、M9、M10和四个PMOS管M1、M2、M3、M4构成不对称偏置电压轨到轨运算放大器的输入级。

其还在于PMOS管M3、M4是差动输入PMOS管，NMOS管M5、M6是差动输入NMOS管，PMOS管M1、M2是采用共源共栅电流镜结构的PMOS输入级恒流电流源，NMOS管M8、M9、M10是采用共源共栅电流镜结构的NMOS输入级恒流电流源。

其还在于轨到轨运算放大器设置有使能反相器，NMOS管M7和使能反相器保证PMOS管和NMOS管在共模电压交叠点处使能反相器输出为高。

其还在于PMOS输入级恒流电流源及NMOS输入级恒流电流源镜像相同电流，PMOS管M2和NMOS管M8接由带隙基准提供的电压不同。

其还在于六个PMOS管M11、M12、M13、M14、M15、M16和六个NMOS管M17、M18、M19、M20、M21、M22构成轨到轨输入级的负载，PMOS管M11、M12、M13、M14构成PMOS共源共栅电流镜负载管，NMOS管M19、M20、M21、M22构成NMOS共源共栅电流镜负载管，负载管采用双端转单端结构增大输入增益，PMOS管M15、M16和NMOS管M17、M18组成浮动电流源管。

其还在于PMOS管M23、M24、M26和NMOS管M25、M27、M28、M29)产生负载管偏置电流，PMOS管M13、M14的栅极接PMOS管M26的栅极和漏极，NMOS管M19、M20的栅极接NMOS管M25的栅极和漏极，PMOS管M2、M24栅极接同一偏置电压，NMOS管M8、M27栅极接相同偏置电压，PMOS管M15、M16栅极接PMOS管M24漏极，NMOS管M17、M18栅极接PMOS管M26漏极，NMOS管M25和PMOS管M26采用二极管连接，消耗固定电压裕度。

其还在于PMOS管M30和NMOS管M31构成轨到轨运算放大器输出级，电容C1、C2是输出级补偿电容。

其还在于PMOS管差动输入对的最大输入共模电压为电源电压减去PMOS管M1、M2构成的偏置尾电流结构消耗的电压裕度，电压裕度通过修改PMOS管尺寸和PMOS管M2管栅极偏置电压调节，最小输入电压为GND，调节NMOS管M8、M9、M10构成的偏置尾电流结构消耗的电压裕度和PMOS管M1、M2构成的偏置尾电流结构消耗的电压裕度，将PMOS差动输入对和NMOS差动输入对共模输入电压范围调节至只存在一个交叠点或者交叠区很窄。

其还在于NMOS差动输入对的最大输入共模电压为VDD，最小输入电压为NMOS管阈值电压与NMOS管M8、M9、M10构成的偏置尾电流结构消耗的电压裕度，电压裕度通过修改NMOS管尺寸和NMOS管M8管栅极偏置电压调节。

图1是本发明不对称偏置电压结构轨到轨运算放大器的总体电路结构示意图，如图1所示，一种不对称偏置电压结构轨到轨运算放大器，其特征是：包括轨到轨输入级、轨到轨输出级、增益负载级以及不对称偏置电路，轨到轨输入级尾电流偏置电压及增益负载级偏置电压均采用不对称电压结构偏置，这些不对称电压结构偏置共同组成不对称偏置电路；

六个NMOS管M5、M6、M7、M8、M9、M10和四个PMOS管M1、M2、M3、M4构成不对称偏置电压轨到轨运算放大器的轨到轨输入级；其中：PMOS管M3、M4是差动输入PMOS管，其栅极分别接输入的负向端和正向端，源极与M2的漏极和M1的栅极相连，M3的漏极与负载管M20的源极、M22的漏极相连，M4的漏极与负载管M19的源极、M21的漏极相连；NMOS管M5、M6是差动输入NMOS管，其栅极分别接输入的正向端和负向端，源极与M8的漏极和M9、M10的栅极相连，M5的漏极与负载管M11的漏极、M13的源极相连，M6的漏极与负载管M12的漏极、M14的源极相连；PMOS管M1、M2是采用共源共栅电流镜结构的PMOS输入级恒流电流源，M1管源极接电源电压，漏极与M2的源极相连接，M2的栅极与外部偏置电压连接；NMOS管M8、M9、M10是采用共源共栅电流镜结构的NMOS输入级恒流电流源，M8的源极与M9的漏极相连，M9的源极与M10的漏极相连，M10的源极接地，M8的栅极与M7的漏极相连，并同时接下拉偏置端，M7源极接地，M7的栅极接使能反相器的输出端，使能反相器的输入端接放大器输入的正向端；

六个PMOS管M11、M12、M13、M14、M15、M16和六个NMOS管M17、M18、M19、M20、M21、M22构成轨到轨输入级的增益负载级；PMOS管M11、M12、M13、M14、M15、M16采用共源共栅连接结构构成轨到轨输入级的上拉负载，NMOS管M17、M18、M19、M20、M21、M22采用共源共栅结构构成轨到轨输入级的下拉负载，PMOS管M23、M24、M26和NMOS管M25、M27、M28、M29产生负载管偏置电流，PMOS管M11、M12、M13、M14构成PMOS共源共栅电流镜负载，其中M11、M12作为尾电流管与差动NMOS管输入连接，M11、M12的栅极与M13的漏级、M15的源极、M17的漏极相连，M11的漏极接M13的源极，M12的漏极接M14的源极，M11、M12的源极接电源电压，M14的漏级接M16的源极、M18的漏极，M13的栅极、M14的栅极、M17的栅极、M18的栅极共同接在偏置电流管M26的漏极和栅极，M17的源极与M18的源极、M15的漏极、M16的漏极，M19的漏极、M20的漏极、M21的栅极、M22的栅极连接在一起，M15的栅极、M16的栅极、M19的栅极、M20的栅极与负载偏置管M23的栅极、M24的漏极、M25的栅极和漏极相连，M19的源极接M21的漏极，M20的源极接M22的漏极，M21的源极、M22的源极接地，NMOS管M19、M20、M21、M22构成NMOS共源共栅电流镜负载，其中M21、M22作为尾电流管与差动PMOS管输入连接，负载管采用双端转单端结构增大输入增益，PMOS管M15、M16和NMOS管M17、M18组成浮动电流源管；PMOS管M13、M14的栅极接PMOS管M26的栅极和漏极，NMOS管M19、M20的栅极接NMOS管M25的栅极和漏极，M23的漏极接M24的源级，M23的源级接电源，M24的栅极接外部偏置电压，M25的源级接地，NMOS管M8、M27栅极接相同偏置电压，PMOS管M15、M16栅极接PMOS管M24漏极，NMOS管M17、M18栅极接PMOS管M26漏极，NMOS管M25和PMOS管M26采用二极管连接，消耗固定电压裕度；其中PMOSM26采用二极管连接即其栅极与漏极相连并与M27的漏极、M28的栅极、M29的栅极相连并且接M13、M14、M17、M18这四个管子的栅极，M26的源级接电源，M27的栅极接外部偏置电压，M27的源级接M28的漏极，M28的源级接M29的漏极，M29的的源级接地；

PMOS管M30和NMOS管M31构成轨到轨运算放大器的轨到轨输出级；其中：电容C1、C2是输出级补偿电容，M30的栅极接C1的正极，M30的源级接电源，M30的漏极、C1的负极接不对称偏置电压轨到轨运算放大器的输出；NMOS管M31的栅极接C2的正极，M31的源级接地，M31的漏极、C2的负极接不对称偏置电压轨到轨运算放大器的输出。

NMOS管M5、M6、M7、M8、M9、M10和PMOS管M1、M2、M3、M4构成不对称偏置电压轨到轨运算放大器的输入级。PMOS管M3、M4是差动输入PMOS管，NMOS管M5、M6是差动输入NMOS管，PMOS管PMOS管M1、M2是采用共源共栅电流镜结构的PMOS输入级恒流电流源，NMOS管M8、M9、M10是采用共源共栅电流镜结构的NMOS输入级恒流电流源，两种输入级恒流源管数目可以根据不同工艺调整，保证PMOS输入管和NMOS输入管输入共模电压可以只存在一个交叠点或者交叠区很窄，M7及使能反相器保证在PMOS管和NMOS管在共模电压交叠点处使能反相器输出为高，保证NMOS差动输入对暂停工作，只有PMOS差动输入对工作。PMOS输入级恒流电流源及NMOS输入级恒流电流源镜像相同电流，M2、M8接由带隙基准提供的不同电压，保证NMOS差动输入对和PMOS差动输入对在整体共模电压输入范围内具有相同的跨导。

PMOS管M11、M12、M13、M14、M15、M16和NMOS管M17、M18、M19、M20、M21、M22构成轨到轨输入级的负载，PMOS管M11、M12、M13、M14构成PMOS共源共栅电流镜负载管，PMOS管M12精确镜像PMOS管M11的电流，NMOS管M19、M20、M21、M22构成NMOS共源共栅电流镜负载管，NMOS管M22精确镜像NMOS管M21的电流，负载管采用双端转单端有源电流镜负载增大输入级的输出阻抗，提高增益。PMOS管M15、M16和NMOS管M17、M18是浮动电流源管，减小电路对电源电压以及共模输入电压的敏感性，当PMOS输入级与NMOS输入级电流不匹配时，可以通过PMOS管M15、NMOS管M17或者PMOS管M16、NMOS管M18将失配电流抵消，保证负载电流稳定。PMOS管M23、M24、M26和NMOS管M25、M27、M28、M29产生负载管偏置电流。PMOS管M13、M14的栅极接PMOS管M26的栅极和漏极，NMOS管M19、M20的栅极接NMOS管M25的栅极和漏极，PMOS管M2、M24栅极接同一偏置电压，NMOS管M8、M27栅极接相同偏置电压，PMOS管M15、M16栅极接PMOS管M24漏极，NMOS管M17、M18栅极接PMOS管M26漏极，NMOS管M25和PMOS管M26采用二极管连接，消耗固定电压裕度。保证负载偏置电压由负载偏置电流控制。PMOS管M30和NMOS管M31互补构成轨到轨运算放大器输出级，可以保证运算放大器实现轨到轨电压输出。电容C1、C2是输出级补偿电容保证输出稳定。

Claims (2)

1.一种不对称偏置电压结构轨到轨运算放大器，其特征是：包括轨到轨输入级、轨到轨输出级、增益负载级以及不对称偏置电路，轨到轨输入级尾电流偏置电压及增益负载级偏置电压均采用不对称电压结构偏置；

六个NMOS管M5、M6、M7、M8、M9、M10和四个PMOS管M1、M2、M3、M4构成不对称偏置电压轨到轨运算放大器的轨到轨输入级；其中：PMOS管M3、M4是差动输入PMOS管，其栅极分别接输入的负向端和正向端，源极与M2的漏极和M1的栅极相连，M3的漏极与负载管M20的源极、M22的漏极相连，M4的漏极与负载管M19的源极、M21的漏极相连；NMOS管M5、M6是差动输入NMOS管，其栅极分别接输入的正向端和负向端，源极与M8的漏极和M9、M10的栅极相连，M5的漏极与负载管M11的漏极、M13的源极相连，M6的漏极与负载管M12的漏极、M14的源极相连；PMOS管M1、M2是采用共源共栅电流镜结构的PMOS输入级恒流电流源，M1管源极接电源电压，漏极与M2的源极相连接，M2的栅极与外部偏置电压连接；NMOS管M8、M9、M10是采用共源共栅电流镜结构的NMOS输入级恒流电流源，M8的源极与M9的漏极相连，M9的源极与M10的漏极相连，M10的源极接地，M8的栅极与M7的漏极相连，并同时接下拉偏置端，M7源极接地，M7的栅极接使能反相器的输出端，使能反相器的输入端接放大器输入的正向端；

六个PMOS管M11、M12、M13、M14、M15、M16和六个NMOS管M17、M18、M19、M20、M21、M22构成轨到轨输入级的增益负载级；PMOS管M11、M12、M13、M14、M15、M16采用共源共栅连接结构构成轨到轨输入级的上拉负载，NMOS管M17、M18、M19、M20、M21、M22采用共源共栅结构构成轨到轨输入级的下拉负载，PMOS管M23、M24、M26和NMOS管M25、M27、M28、M29产生负载管偏置电流，PMOS管M11、M12、M13、M14构成PMOS共源共栅电流镜负载，其中M11、M12作为尾电流管与差动输入NMOS管连接，M11、M12的栅极与M13的漏级、M15的源极、M17的漏极相连，M11的漏极接M13的源极，M12的漏极接M14的源极，M11、M12的源极接电源电压，M14的漏级接M16的源极、M18的漏极，M13的栅极、M14的栅极、M17的栅极、M18的栅极共同接在偏置电流管M26的漏极和栅极，M17的源极与M18的源极、M15的漏极、M16的漏极，M19的漏极、M20的漏极、M21的栅极、M22的栅极连接在一起，M15的栅极、M16的栅极、M19的栅极、M20的栅极与负载偏置管M23的栅极、M24的漏极、M25的栅极和漏极相连，M19的源极接M21的漏极，M20的源极接M22的漏极，M21的源极、M22的源极接地，NMOS管M19、M20、M21、M22构成NMOS共源共栅电流镜负载，其中M21、M22作为尾电流管与差动输入PMOS管连接，负载管采用双端转单端结构增大输入增益，PMOS管M15、M16和NMOS管M17、M18组成浮动电流源管；PMOS管M13、M14的栅极接PMOS管M26的栅极和漏极，NMOS管M19、M20的栅极接NMOS管M25的栅极和漏极，M23的漏极接M24的源级，M23的源级接电源，M24的栅极接外部偏置电压，M25的源级接地，NMOS管M8、M27栅极接相同偏置电压，PMOS管M15、M16栅极接PMOS管M24漏极，NMOS管M17、M18栅极接PMOS管M26漏极，NMOS管M25和PMOS管M26采用二极管连接，消耗固定电压裕度；其中PMOS管M26采用二极管连接即其栅极与漏极相连并与M27的漏极、M28的栅极、M29的栅极相连并且接M13、M14、M17、M18这四个管子的栅极，M26的源级接电源，M27的栅极接外部偏置电压，M27的源级接M28的漏极，M28的源级接M29的漏极，M29的的源级接地；

PMOS管M30、NMOS管M31以及电容C1、C2构成轨到轨运算放大器的轨到轨输出级并与增益负载级相连接；其中：电容C1、C2是输出级补偿电容，M30的栅极接M14的漏极、C1的正极，M30的源级接电源，M30的漏极、C1的负极接不对称偏置电压轨到轨运算放大器的输出；NMOS管M31的栅极接M20的漏极、C2的正极，M31的源级接地，M31的漏极、C2的负极接不对称偏置电压轨到轨运算放大器的输出。

2.根据权利要求1所述的不对称偏置电压结构轨到轨运算放大器，其特征是：PMOS输入级恒流电流源及NMOS输入级恒流电流源均镜像相同电流，PMOS管M2和NMOS管M8接由带隙基准提供的电压不同。