发明名称 增加运算放大器回转率之装置与方法
摘要 一种增加运算放大器回转率之装置与方法,只需一个运算放大器、监测控制装置、上拉下拉输出装置与第二输入对电流源。其系使用一个监测控制装置来接受主输出级的控制,并用来控制辅助装置及第二输入对电流,以达成增加回转率之目的。另外,由于不需要增加额外的电路即可达到增加回转率之目的,因此,不会增加静态消耗电流,而且晶片面积也较小。另外,就电路的结构而言,构造简单,并可直接套用到现有的运算放大器上,不需重新设计,也就是保有原先运算放大器的特性。
申请公布号 TWI228868 申请公布日期 2005.03.01
申请号 TW093103710 申请日期 2004.02.17
申请人 联咏科技股份有限公司 发明人 宋光峰
分类号 H03F3/00 主分类号 H03F3/00
代理机构 代理人 詹铭文 台北市中正区罗斯福路2段100号7楼之1;萧锡清 台北市中正区罗斯福路2段100号7楼之1
主权项 1.一种增加运算放大器回转率之装置,包括:一运算放大器,具有一输入级与一输出级,该输入级接收一输入讯号,而该输出级在该运算放大器对该输入讯号运算放大后输出一输出讯号;一辅助输出装置,连接到该运算放大器之该输出级,并由该输出级所控制;以及一辅助输入装置,连接到该输入级,亦由该输出级所控制,其中,当该输出讯号之电压位准实质上不等于该输入讯号之电压位准时,则该输出级控制该辅助输出装置提供一辅助输出电流至该输出级,而该输出级亦控制该辅助输入装置提供一辅助输入电流至该输入级,而当该输出讯号之电压位准实质上等于该输入讯号之电压位准时,该辅助输出装置与该辅助输入装置则关闭不再提供电流。2.如申请专利范围第1项所述之增加运算放大器回转率之装置,其中该运算放大器之输入级包括:一第一输入电路与一第二输入电路,其中该第一输入电路与该第二输入电路分别连接至该运算放大器之一非反相输入端与一反相输入端之控制电极;一第一电流源电路,连接到该第二输入电路,并由该第二输入电路所推动;一第二电流源电路,连接到该第一输入电路,并由该第一输入电路所推动,其中该第一电流源电路与该第二电流源电路系串联于一第一供应电压端与一第二供应电压端之间;一第一输入对之定电流电路,其串联至该第一输入电路;以及一第二输入对之定电流电路,其串联至该第二输入电路。3.如申请专利范围第2项所述之增加运算放大器回转率之装置,其中该运算放大器之输出级由为一推挽式输出级串联于该第一供应电压端与该第二供应电压端之间,其中该推挽式输出级系由一第一电晶体与一第二电晶体所组成,该第一电晶体系由该第一电流源电路所推动,而该第二电晶体系由该第二电流源电路所推动。4.如申请专利范围第1项所述之增加运算放大器回转率之装置,其中该运算放大器之输入级包括:一第一输入电路,其中该第一输入电路连接至该运算放大器之一非反相输入端与一反相输入端之控制电极;一第二电流源电路,连接到该第一输入电路,并由该第一输入电路所推动;以及一第一电流源电路,其中该第一电流源电路串联该第二电流源电路于一第一供应电压端与一第二供应电压端之间,而该第一电流源电路串联至一定电流电路。5.如申请专利范围第4项所述之增加运算放大器回转率之装置,其中该运算放大器之输出级由为一推挽式输出级串联于该第一供应电压端与该第二供应电压端之间,其中该推挽式输出级系由一第一输出电晶体与一第二输出电晶体所组成,该第一输出电晶体系由该第一电流源电路所推动,而该第二输出电晶体系由该第二电流源电路所推动。6.如申请专利范围第1项所述之增加运算放大器回转率之装置,其中在该辅助输出装置与该运算放大器之该输出级之间,更包括一监测控制装置,受该运算放大器之该输出级所控制,用以产生一上拉控制讯号与一下拉控制讯号至该辅助输出装置,用以控制该辅助输出装置。7.如申请专利范围第6项所述之增加运算放大器回转率之装置,其中该监测控制装置包括:一上拉衰减单元,其一输入端连接至该第一输出电晶体之一控制闸极,用以产生该上拉控制讯号;以及一下拉衰减单元,其一输入端连接至该第二输出电晶体之一控制闸极,用以产生该上拉控制讯号。8.如申请专利范围第7项所述之增加运算放大器回转率之装置,其中该上拉衰减单元为一导电型之电晶体,而该下拉衰减单元亦为一导电型之电晶体。9.如申请专利范围第7项所述之增加运算放大器回转率之装置,其中该上拉衰减单元系由一第一电晶体与一第一定电流源串联而成,其中该第一电晶体之一闸极用以连接到该第一输出电晶体之一控制闸极,而该下拉衰减单元系由一第二电晶体与一第二定电流源串联而成,其中该第二电晶体之一闸极用以连接到该第二输出电晶体之一控制闸极。10.如申请专利范围第6项所述之增加运算放大器回转率之装置,其中该辅助输出装置包括:一上拉输出单元,用以接收该上拉控制信号,而其一输出端连接至该运算放大器之一输出端;以及一下拉输出单元,用以接收该下拉控制信号,而其一输出端连接至该运算放大器之一输出端。11.如申请专利范围第6项所述之增加运算放大器回转率之装置,其中该辅助输入装置包括一第一子电流源,用以接收该上拉控制信号,而其一输出端与该第一定电流电路并联,且串联到该第一输入电路。12.如申请专利范围第11项所述之增加运算放大器回转率之装置,其中该第一子电流源包括一第一子电流控制电晶体,该第一子电流控制电晶体之一闸极连接到该上拉控制信号,而一源极连接到一第一供应电压端,而一汲极连接到该第一输入电路。13.如申请专利范围第11项所述之增加运算放大器回转率之装置,其中该第一子电流源包括一第一子电流控制电晶体与一第一次定电流源,该第一子电流控制电晶体之一闸极连接到该上拉控制信号,而一源极连接到该第一次定电流源,而一汲极连接到该第一输入电路。14.如申请专利范围第11项所述之增加运算放大器回转率之装置,其中该第一子电流源包括一电流映射单元,其中该电流映射单元系由一第一电流镜与一第一电流镜控制电晶体所组成,其中该第一电流镜控制电晶体之一闸极连接到该上拉控制信号,而一汲极连接到该第一电流镜,而其一源极经由一第一次定电流源连接到一第一供应电压端,而该第一电流镜与该第一定电流电路并联,且串联到该第二输入电路。15.如申请专利范围第14项所述之增加运算放大器回转率之装置,其中该第一电流镜包括一第一电流镜电晶体与一第二电流镜电晶体,其中该第一电流镜电晶体与该第二电流镜电晶体之闸极相连接,并接至该第一电流镜电晶体之汲极,再连接至该第一电流镜控制电晶体之汲极,而该第一电流镜电晶体与该第二电流镜电晶体之源极接至一第二供应电压端,而该第二电流镜电晶体之一汲极连接至该第二输入电路。16.如申请专利范围第11项所述之增加运算放大器回转率之装置,其中该第一子电流源包括一电流产生单元,其中该电流产生单元系由一第一电流镜与一第一电流镜控制电晶体所组成,其中该第一电流镜控制电晶体之一闸极连接到该上拉控制信号,而一汲极连接到该第一电流镜,而其一源极连接到一第一供应电压端,而该第一电流镜与该第一定电流电路并联,且串联到该第二输入电路。17.如申请专利范围第16项所述之增加运算放大器回转率之装置,其中该第一电流镜包括一第一电流镜电晶体与一第二电流镜电晶体,其中该第一电流镜电晶体与该第二电流镜电晶体之闸极相连接,并接至该第一电流镜电晶体之汲极,再连接至该第一电流镜控制电晶体之汲极,而该第一电流镜电晶体与该第二电流镜电晶体之源极接至一第二供应电压端,而该第二电流镜电晶体之一汲极连接至该第二输入电路。18.如申请专利范围第11项所述之增加运算放大器回转率之装置,其中该辅助输入装置更包括一第二子电流源,用以接收该下拉控制信号,而其一输出端与该第二定电流电路并联,且串联到该第二输入电路。19.如申请专利范围第18项所述之增加运算放大器回转率之装置,其中该第二子电流源包括一第二子电流控制电晶体,该第二子电流控制电晶体之一闸极连接到该下拉控制信号,而一汲极连接到该第二输入电路,而一源极连接到一第二供应电压端。20.如申请专利范围第18项所述之增加运算放大器回转率之装置,其中该第二子电流源包括一第二子电流控制电晶体与一第二子电流源,该第二子电流控制电晶体之一闸极连接到该下拉控制信号,而一汲极连接到该第二输入电路,而一源极连接到该第二子电流源。21.如申请专利范围第18项所述之增加运算放大器回转率之装置,其中该第二子电流源包括一第二电流映射单元,其中该第二电流映射单元系由一第二电流镜与一第二电流镜控制电晶体所组成,其中该第二电流镜控制电晶体之一闸极连接到该下拉控制信号,而一汲极连接到该第二电流镜,而其一源极经由一第二次定电流源连接到一第二供应电压端,而该第二电流镜与该第二定电流电路并联,且串联到该第一输入电路。22.如申请专利范围第21项所述之增加运算放大器回转率之装置,其中该第二电流镜包括一第三电流镜电晶体与一第四电流镜电晶体,其中该第三电流镜电晶体与该第四电流镜电晶体之闸极相连接,并接至该第三电流镜电晶体之汲极,再连接至该第二电流镜控制电晶体之汲极,而该第三电流镜电晶体与该第四电流镜电晶体之源极接至一第一供应电压端,而该第四电流镜电晶体之一汲极连接至该第一输入电路。23.如申请专利范围第18顶所述之增加运算放大器回转率之装置,其中该第二子电流源包括一第二电流映射单元,其中该第二电流映射单元系由一第二电流镜与一第二电流镜控制电晶体所组成,其中该第二电流镜控制电晶体之一闸极连接到该下拉控制信号,而一汲极连接到该第二电流镜,而其一源极连接到一第二供应电压端,而该第二电流镜与该第二定电流电路并联,且串联到该第一输入电路。24.如申请专利范围第23项所述之增加运算放大器回转率之装置,其中该第二电流镜包括一第三电流镜电晶体与一第四电流镜电晶体,其中该第三电流镜电晶体与该第四电流镜电晶体之闸极相连接,并接至该第三电流镜电晶体之汲极,再连接至该第二电流镜控制电晶体之汲极,而该第三电流镜电晶体与该第四电流镜电晶体之源极接至一第一供应电压端,而该第四电流镜电晶体之一汲极连接至该第一输入电路。25.一种增加运算放大器回转率之方法,其中该运算放大器具有一输入级与一输出级,该输入级接收一输入讯号,而该输出级在该运算放大器对该输入讯号运算放大后经由一输出端输出一运算放大讯号,该方法包括使用该输出级之一闸极驱动电压,据以提供一辅助输出电流至该输出端,并据以提供一辅助输入电流至该输入极,以增加该运算放大器回转率。26.如申请专利范围第25项之增加运算放大器回转率之方法,其中当该运算放大讯号之电压位准实质上不等于该输入讯号之电压位准时,则该输出级控制该辅助输入装置输出该辅助输出电流至该输出级,而该输出级亦控制该辅助输入装置提供一辅助输入电流至该输入级,而当该输出讯号之电压位准实质上等于该输入讯号之电压位准时,则该输出级控制停止输出该辅助输出电流至该输出级,以及停止输出该辅助输入电流至该输入级。27.如申请专利范围第25项之增加运算放大器回转率之方法,其中使用该输出级之该闸极驱动电压据以提供该辅助输出电流及该辅助输入电流之步骤中,系包括衰减该输出级之闸极电压;以及由一辅助输出级根据该衰减后的闸极电压,产生该辅助输出电流至该输出端,并经由一辅助输入级根据该衰减后的闸极电压,产生该辅助输入电流至该输入极。28.如申请专利范围第27项之增加运算放大器回转率之方法,其中该输出级之闸极电压之衰减方式系使用一电压源串接到该输出级之闸极电压之方式。29.如申请专利范围第27项之增加运算放大器回转率之方法,其中该输出级之闸极电压之衰减方式系使用电压位准移位(Level Shift)之方式。30.如申请专利范围第27项之增加运算放大器回转率之方法,其中该辅助输入级根据该衰减后的闸极电压,产生该辅助输入电流之方式系新增一输入对电流至该输入级,该输入对电流受该衰减后之该输出级之闸极电压控制,以加速该输出级闸极电压之增加和减少之速度。31.如申请专利范围第30项之增加运算放大器回转率之方法,其中该输入对电流至该输入级之方式更包括由一定电流源提供固定电流,以加速该输出级闸极电压之增加和减少之速度。32.如申请专利范围第27项之增加运算放大器回转率之方法,其中该辅助输入级根据该衰减后的闸极电压,产生该辅助输入电流之方式系新增一电流映射级至该输入级,该电流映射级受该衰减后之该输出级之闸极电压控制提供电流至该输入级,以加速该输出级闸极电压之增加和减少之速度。33.如申请专利范围第32项之增加运算放大器回转率之方法,其中该电流映射级更包括一定电流源提供固定电流,以加速该输出级闸极电压之增加和减少之速度。图式简单说明:第1图是习知之高回转率运算放大器电路图。第2图是轨对轨运算放大器之电路图架构。第3图是根据本发明一较佳实施例之增加运算放大器回转率之装置。第4图是根据本发明又一较佳实施例之增加运算放大器回转率之装置。第5图是根据本发明又一较佳实施例之增加运算放大器回转率之装置。第6图是根据本发明又一较佳实施例之增加运算放大器回转率之装置。第7图是根据本发明又一较佳实施例之增加运算放大器回转率之装置。
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