CN103036515A - 转换速率指标改善的运算放大器 - Google Patents
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Abstract
转换速率指标改善的运算放大器，运算放大器具有输入级和输出级，在电路中一点与输出级之间有一个正反馈电容，且该反馈点的电压与输出电压成正比。
Description
技术领域：
本发明涉及一种普通的运算放大器及从多方面增加运算放大器转换度的方法。
背景技术：
通常，为了提高运算放大器的转换速率，可以采用正反馈电容。当输出转换速率为负的时候，正反馈将增加差分输入的尾电流。反馈增加了负转换速率这样正负转换速率是可以相比较的。
本发明的技术解决方案：
现有利用电容反馈以提高转换速率的运算放大器中的主要缺点是反馈电容被直接连接到输出端子上。这样反馈电容和反馈电路中相关寄生元件成为放大器的负载。输出负载减少了放大器的带宽和相位裕度，同时减小了可以提供给负载的最大电流。
发明内容：
本发明的第一个目的是提供了一个增加正反转换速率的运算放大器。
本发明的第二个目的是提供了一个没有负载且增加转换速率的运算放大器。
本发明的第三个目的是提供了一个没有显著增加功率消耗的运算放大器。
本发明的第四个目的是提供了一个反馈电路缓冲输出的运算放大器。
本发明的第五个目的是提供一个运算放大器，包括一个输出级，输出级包括一对互补三极管耦合到输出端子上；一对互补驱动三极管耦合到电压偏置点上，驱动该点的电压，使得该点的电压正比于输出电压，为互补驱动三极管提供一个反馈信号，以增加输出三极管的驱动，从而增加了放大器的正负转换速率。
对比文献，
发明专利：动态CMOS运算放大器的压摆率增加器，申请号：200710044395.5。
附图说明：
下面的附图1和附图2将对上述所描述的本发明的目的和其它的目的作进一步详细的说明。
具体实施方案：
参考图1可知，放大器的差分输入与三极管Q1和Q2相连接，以接收输入信号，为其本身的集电极提供差分输出信号。该差分输出信号被提供给差分单端转换器11。电阻R1和R2连接在三极管对Q1和Q2的发射极和三极管Q3的集电极之间，使得三极管对Q1和Q2起到差分三极管对的作用。电阻R1和R2的值可以不考虑电路其他元件的影响，选择合适的值。互补三极管Q6和Q7相耦合，用作射极跟随器，以驱动互补输出三极管对Q9和Q10的基极。三极管Q5和Q8的基极与偏压相连接，耦合到三极管Q6和Q7的发射极上，分别作为三极管Q6和Q7发射极的高阻抗电流源。互补输出三极管Q9和Q10的发射极耦合到输出端子上。
根据本发明可知，反馈电容被用来增加转换速率。在该发明中，反馈电容由第二对三极管Q9和Q10的发射极驱动，且驱动串联的电阻R7和电容C2，电容C3和电阻R5，分别为三极管Q8和Q5的发射极提供反馈。反馈电容信号可以由电路中的点提供，且该点的电压偏移正比于输出电压。电容C1和电阻R10为三极管Q4提供了反馈。这种正反馈增加了放大器的转换速率。
本发明的目的通过进一步的描述将会变得更清晰。如上所述的反馈电路由Q4、Q5、Q8、C1、C2、C3、R5、R7和R10组成。反馈由三极管Q11和Q12的发射极和输出级产生。反馈信号与输出信号相联系，但并不是输出电路的负载。三极管Q11和Q12可以由输出三极管Q9和Q10的发射极组成，或者它们可以由图2中所示的方法组成。在第二种情况下，反馈电路由互补输出三极管Q9和Q10驱动。驱动信号驱动电容C1、C2、C3并且通过他们的电流限制了电阻R5、R7和R10的值。
Vx的转换速率与输出电压和输出电压上的相位相同。对于正输出电压Vx来说，Q12上的电流通过反馈电容提供给Q4和Q5，将增加Q8上的电流。对于Q8上增加的电流，
将被充电，Q9和Q12的基极上的电压将很快地转换为正。由于存在额外的交流信号，Q8上的直流偏置会降低电路的总功率，但仍然可以驱动，使其为正，使得其不限制整体的转换速率。在增大Q10和Q11基极上电压的情况下，Q5，C3和R5将被阻断。Q6发射极上的正信号将为
充电。截止的Q4将不受影响，因为通常情况下Q4处于截止状态下，差分三极管对Q1，Q2上的尾电流将不影响正向输出。
Q13被用来防止Q4的发射极和基极之间被击穿，使得C1和R10上的电流流向偏置端1。对于负输出信号(和Vx)，Q11上的电流将通过三个反馈网络。增加Q5上的电流，以使得
转换为负，以相同的方式，使得Q8为正信号。降低电路的消耗功率的同时，Q5上的直流信号也随之减小。三极管Q8被截止，以相同的方式，Q5为正信号，因为Q7的发射极将不为
充电，使得其转换速率变小。Q4受到C1和R10的影响，负信号从反方向输入给
。这种影响对于同相配置很重要。正信号输入给三极管Q1以驱动
，使得它的电流增大，以增加正转换速率。对于负输入信号来说，Q3将抑制
，以减少Q1和Q2的尾电流，从而减小了放大器的转换速率。升压电路将取代负输入信号Q4上消失的尾电流，使得转换速率趋向于平衡，从而增加了相同配置的有效功率的带宽。
本发明的主要特点是输出级正反馈回路上的缓冲电容和利用升压减少了给定转换速率放大器的提供电流。
Claims (8)
1.一种转换速率指标改善的运算放大器，其特征是：放大器包括一个输入级和一个输出级，输入级接收输入信号，输出级包括一对连接到输出端上的互补三极管，电容反馈到非输出端的一点上，使得反馈电容对互补三极管具有缓冲的作用，且反馈电容为增加互补输出三极管的转换速度提供了正反馈。
2.根据权利要求1所述的转换速率指标改善的运算放大器，其特征是：放大器包括一个输入级和一个输出级，输入级以接收输入信号，输出级包括一对连接到输出端上的互补三极管，反馈电容的端子耦合到非输出端的一点上，为互补输出三极管提供了正反馈，以增加其转换速度；输入级包括一对差分连接的输入三极管和另一个电容，为差分输入三极管提供正反馈电压。
3.根据权利要求1所述的转换速率指标改善的运算放大器，其特征是：反馈电容与一对互补驱动三极管耦合到一点。
4.根据权利要求1所述的转换速率指标改善的运算放大器，其特征是：放大器包括一个输入级和一个输出级，输入级以接收输入信号，输出级包括一对连接到输出端上的互补三极管，反馈电容的端子耦合到非输出端子的一点上，为互补输出三极管提供正反馈，以增加其转换速度；反馈电容与一对互补驱动三极管耦合到一点，输出三极管和互补驱动三极管都包括发射极、基极和集电极端子，输出三极管的发射极与输出端子相连接，互补驱动三极管的发射极分别与输出三极管的基极和驱动三极管的发射极相连接。
5.根据权利要求4所述的转换速率指标改善的运算放大器，其特征是：一对额外互补三极管的发射极并联连接到输出三极管上。
6.根据权利要求4所述的转换速率指标改善的运算放大器，其特征是：输出三极管上有一个额外的发射极。
7.根据权利要求1所述的转换速率指标改善的运算放大器，其特征是：放大器包括一个输入级和一个输出级，输出级包括一对互补三体管，互补三极管中包含基极、发射极和集电极，且其发射极端子连接到输出端子上；一对互补驱动三极管，互补驱动三极管中包含基极、发射极和集电极，且其发射极端子与输出三极管的基极相连接，以驱动输出三极管的基极；一对电流源三极管，电流源三极管中包含基极、发射极和集电极，且其集电极端子和与驱动三极管的发射极端子相连接；每个输出三极管上有一个额外的发射极，反馈电容耦合在额外的发射极与电流源三极管的发射极之间；输入级包括一对差分输入三极管，反馈电容耦合到额外的发射极上，为输入三极管提供一个正反馈。
8.根据权利要求1所述的转换速率指标改善的运算放大器，其特征是：放大器包括一个输入级和一个输出级，输出级包含一对互补三体管，互补三极管中包含基极、发射极和集电极，且其发射极端子连接到输出端子上；一对互补驱动三极管，互补驱动三极管中包含基极、发射极和集电极，且其发射极端子与输出三极管的基极相连接，以驱动输出三极管的基极；一对电流源三极管，电流源三极管中包含基极、发射极和集电极，且其集电极端子和与驱动三极管的发射极端子相连接；一对额外的互补三极管，该互补三极管中包括基极、发射极和集电极，集电极端子并联连接到输出端子上；反馈电容耦合在额外互补三极管对的发射极和电流源三极管对的发射极之间；输入级包括一对差分输入三极管，反馈电容的端子耦合在互补三极管对额外的发射极端子上，为输出三极管提供一个正反馈。
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| CN109951168A (zh) * | 2017-12-20 | 2019-06-28 | 德克萨斯仪器股份有限公司 | 运算放大器的转换促进禁用 |
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