CN110690860A - 一种适应于小信号高噪声的零温漂运算放大器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电子电路技术领域，具体为一种高精度、零温漂运算放大器。其结构包括：电流镜（1），给后级电路提供高质量的电流；JFET输入差分对（2），完成对高噪声、小信号的拾取；JFET信号放大整形（3），实现对输入差分对（2）的输出信号整形和放大；输出缓冲（4），对（3）输出的信号缓冲放大输出。在小信号，高噪声应用环境中，运放具有低温漂的特性，尤其是针对特定的应用环境，本发明的运放具有很高的性能和可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及电子电路技术领域，具体为一种适应于小信号高噪声的零温漂运算放大器。
背景技术
在精密仪器、弱信号检测等自动控制仪表中，总是希望运算放大器的失调电压要小且不随温度的变化而变化。低温漂型运算放大器就是为此而设计的。当前常用的高精度、低温漂运算放大器有OP07、OP27、AD508及由MOSFET组成的斩波稳零型低漂移器件ICL7650等。
在小信号，高噪声应用环境中，且要求运放是低温漂型的，以上这些进口的放大器芯片还不能满足实际应用的需求。而且这些进口芯片也达不到军品等级的应用需求，在我国的武器核心装备上适用的运放芯片还受到美国的禁运，在国内，该类芯片还是空白。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于：针对目前低温漂型运放芯片在小信号、高噪声应用环境中存在的问题，采用 BCD JFET技术设计了一种适应于小信号高噪声的零温漂运算放大器，具有很高的性能。
本发明采用以下技术方案：
一种适应于小信号高噪声的零温漂运算放大器，包括：
电流镜（1），给后级电路提供高质量的电流；JFET输入差分对（2），完成对高噪声、小信号的拾取；JFET信号放大整形（3），实现对输入差分对（2）的输出信号整形和放大；输出缓冲（4），对（3）输出的信号缓冲放大输出。
作为本发明的进一步改进，所述电流镜（1）包括:P1 PMOS管，P2 PMOS管，组成一个电流镜，给（2）和（3）提供高质量的电流。
作为本发明的进一步改进：所述JFET差分对（2）电路包括：J1 JFET NMOS管，J2JFET NMOS管，N1 NMOS 管，组成差分输入对，完成对输入的高噪声、小信号的拾取，并通过尾流管N1 NMOS管对对差分输出电流的大小进行微调。
作为本发明的进一步改进，所述JFET整形（3）包括：J3 JFET NMOS管，N2 NMOS 弱管，实现对差分对（2）的输出信号整形和放大，N2 NMOS 弱管作为下拉管，用作当J3 JFETNMOS管关闭时，将其输出信号IN1下拉到逻辑低电平。
作为本发明的进一步改进，所述输出缓冲（4）包括：反相器IV1，反相器IV2，完成对（3）输出的信号进行缓冲放大，输出。
与现有技术相比，本发明的优点在于：采用 BCD JFET技术设计了一种适应于小信号高噪声的零温漂运算放大器，在小信号，高噪声应用环境中，运放具有低温漂的特性，尤其是针对特定的应用环境，本发明的运放具有很高的性能和可靠性。
附图说明
图1零温漂运算放大器逻辑框图。
图2电流镜逻辑原理图。
图3 JFET输入差分对逻辑原理图。
图4 JFET信号放大整形逻辑原理图。
图5输出缓冲逻辑图。
具体实施方式
如图1所示，为本发明的一种适应于小信号高噪声的零温漂运算放大器逻辑框图。电流镜（1），给后级电路提供高质量的电流。电源Vdd作为输入，经电流镜电路，输出给JFET输入差分对（2）提供电流；JFET输入差分对（2），完成对高噪声、小信号的拾取。接收电流镜（1）的电流输出SP1，SP2，接收输入差分信号OIP，OIN，接收BIAS作为尾流管的偏置电压信号，输出GJ3电流信号给后级的JFET信号放大整形电路（3）；JFET信号放大整形（3），实现对输入差分对（2）的输出信号整形和放大。Vdd作为（3）的电源输入信号，同时也作为（3）中下拉弱管的电压偏置控制信号，接收来自（2）的电流输出信号GJ3，输出电压电压信号IN1给后级电路的输出缓冲（4）；输出缓冲（4），对（3）输出的信号进行缓冲放大输出。（4）由两级反相器级联组成，负载能力逐级增强，接收（3）来的IN1信号，输出IS作为零温漂运算放大器的输出信号。
如图2所示，为本发明的电流镜逻辑原理图。本发明由P1 PMOS管和P2 PMOS管构成。 其中，P1的漏极DP1与电源Vdd相连，P1的源极SP1作为电流镜的输出，与图3的DJ1相连，P1的栅极GP1与其源极SP1相连，同时也与P2的栅极GP2相连。P2的漏极DP2与电源Vdd相连；P2的源极SP2作为电流镜的另一端输出，与图3的DJ2相连；P2的栅极GP2与P1的栅极GP1相连。
如图3所示，是本发明的JFET输入差分对逻辑原理图。本发明由J1 JFET NMOS管，J2 JFET NMOS管和N1 NMOS管构成。其中，J1 JFET NMOS管的漏极DJ1与图2的SP1相连，源极SJ1与J2 JFET NMOS管的源极SJ2、N1 NMOS管的漏极DN1相连，栅极GJ1作为JFET输入差分对正极信号的输入与OIP相连；J2 JFET NMOS管的漏极DJ2与图2的SP2相连，与图4的GJ3相连，源极SJ2与J1 JFET NMOS管的源极SJ1、N1 NMOS管的漏极DN1相连，栅极GJ2作为JFET输入差分对负极信号的输入与OIN相连；N1 NMOS管的漏极DN1与SJ1、SJ2连，栅极GN1作为尾流控制信号的输入与BIAS相连，源极SN1与地GND相连。
如图4所示，是本发明的JFET信号放大整形逻辑原理图。本发明由J3 JFET NMOS管，N2 NMOS管构成。其中，J3 JFET NMOS管的漏极DJ3与电源Vdd相连，栅极GJ3与图2的SP2相连，也与图3的DJ2相连，源极SJ3与N2 NMOS弱管的漏极DN2、图5的IN1相连；N2 NMOS弱管的漏极DN2与SJ3、图5的IN1相连，源极SN2与地GND相连，栅极GN2与电源Vdd相连。
如图5所示，是本发明的输出缓冲逻辑图。本发明由IV1和IV2构成。其中，IV1的输入IN1与图4的SJ3、DN2相连，IV1的输出ON1与IV2的输入相连；IV2的输入与IV1的输出ON1相连，IV2的输出IS作为本发明一种适应于小信号高噪声的零温漂运算放大器的输出。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (5)
1.一种适应于小信号高噪声的零温漂运算放大器，其特征在于，
包括：电流镜（1），给后级电路提供高质量的电流；
JFET输入差分对（2），完成对高噪声、小信号的拾取；
JFET信号放大整形（3），实现对输入差分对（2）的输出信号整形和放大；
输出缓冲（4），对（3）输出的信号缓冲放大输出。
2.根据权利要求1所述的一种适应于小信号高噪声的零温漂运算放大器，其特征在于：所述电流镜（1）包括:P1 PMOS管，P2 PMOS管，组成一个电流镜，给（2）和（3）提供高质量的电流。
3.根据权利要求1或2所述的一种适应于小信号高噪声的零温漂运算放大器，其特征在于：所述JFET差分对（2）电路包括：J1 JFET NMOS管，J2 JFET NMOS管，N1 NMOS 管，组成差分输入对，完成对输入的高噪声、小信号的拾取，并通过尾流管N1 NMOS管对对差分输出电流的大小进行微调。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种适应于小信号高噪声的零温漂运算放大器，其特征在于：所述JFET整形（3）包括：J3 JFET NMOS管，N2 NMOS 弱管，实现对差分对（2）的输出信号整形和放大，N2 NMOS 弱管作为下拉管，用作当J3 JFET NMOS管关闭时，将其输出信号IN1下拉到逻辑低电平。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的一种适应于小信号高噪声的零温漂运算放大器，其特征在于：所述输出缓冲（4）包括：反相器IV1，反相器IV2，完成对（3）输出的信号进行缓冲放大，输出。
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