本發(fā)明涉及一種電流源電路，尤其涉及一種用于運(yùn)算放大器的動(dòng)態(tài)電流源電路，同時(shí)也涉及采用該動(dòng)態(tài)電流源電路的運(yùn)算放大器芯片及相應(yīng)的通信終端，屬于模擬集成電路技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

運(yùn)算放大器是模擬信號(hào)處理電路中的最基本單元模塊，其被廣泛應(yīng)用在可編程增益放大器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器等電路中。在運(yùn)算放大器中，電流偏置狀態(tài)決定了其消耗的電流值和功耗值，也決定了運(yùn)算放大器的工作速度。

運(yùn)算放大器中的核心部分是差分輸入對(duì)管，如圖1所示(以NMOS為輸入管為例)，其中尾電流源I_tail通常由一個(gè)MOS管實(shí)現(xiàn)。在現(xiàn)有技術(shù)中，設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)運(yùn)算放大器的工作電流時(shí)會(huì)根據(jù)兩種情況考慮：一種是根據(jù)所需求的最大擺率來(lái)選取I_tail的取值；另一種是根據(jù)工作帶寬對(duì)輸入管跨導(dǎo)的需求來(lái)選取I_tail的取值。通常為同時(shí)滿足這兩個(gè)情況，I_tail要選取兩者中的最大值。但是，有的情況下擺率所需求的電流會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于帶寬所需求的電流，例如當(dāng)運(yùn)算放大器驅(qū)動(dòng)較大的負(fù)載電容時(shí)。但是，運(yùn)算放大器的擺動(dòng)僅存在很短的一段時(shí)間，也就是說(shuō)在很短的一段時(shí)間內(nèi)運(yùn)算放大器對(duì)電流的需求會(huì)變得很大，當(dāng)運(yùn)算放大器停止擺動(dòng)、進(jìn)入線性工作區(qū)時(shí)，維持工作帶寬對(duì)電流的需求卻沒(méi)有那么大。但通常為了同時(shí)滿足擺率和帶寬的需求，現(xiàn)有技術(shù)中會(huì)選取較大的電流作為運(yùn)算放大器的工作尾電流。這樣就造成了嚴(yán)重的功耗浪費(fèi)。

在專利號(hào)為ZL 200710102566.5的中國(guó)發(fā)明專利中，公開(kāi)了一種運(yùn)算放大器及其動(dòng)態(tài)電流供應(yīng)電路。該動(dòng)態(tài)電流供應(yīng)電路利用兩顆晶體管，以當(dāng)運(yùn)算放大器的第一輸入端與第二輸入端各別所接收的輸入信號(hào)發(fā)生轉(zhuǎn)態(tài)時(shí)(亦即運(yùn)算放大器處在瞬時(shí))，致使此兩顆晶體管同步地或異步地的導(dǎo)通，如此以使運(yùn)算放大器的第一輸入端或/及第二輸入端的偏壓電流增加一個(gè)動(dòng)態(tài)電流。因此，該動(dòng)態(tài)電流供應(yīng)電路不但可以增加運(yùn)算放大器的內(nèi)部回轉(zhuǎn)率，更可以使運(yùn)算放大器處于穩(wěn)態(tài)時(shí)的功率消耗不會(huì)增加。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的首要技術(shù)問(wèn)題在于提供一種低壓差線性穩(wěn)壓器模塊。

本發(fā)明所要解決的另一技術(shù)問(wèn)題在于提供一種采用該低壓差線性穩(wěn)壓器模塊的運(yùn)算放大器芯片及相應(yīng)的通信終端。

為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用下述的技術(shù)方案：

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的第一方面，提供一種用于運(yùn)算放大器的動(dòng)態(tài)電流源電路，包括擺動(dòng)檢測(cè)模塊、電流放大模塊和晶體管；其中，

所述擺動(dòng)檢測(cè)模塊的兩個(gè)輸入端分別連接運(yùn)算放大器的正、負(fù)輸入端，輸出端連接所述電流放大模塊的輸入端；

所述電流放大模塊的輸出端連接所述晶體管的柵極，所述晶體管的源極和漏極之間連接靜態(tài)電流源。

其中較優(yōu)地，所述擺動(dòng)檢測(cè)模塊由多個(gè)晶體管和一個(gè)偏置電流源組成；其中，

第一PMOS晶體管和第二PMOS晶體管的柵極分別連接到運(yùn)算放大器的正、負(fù)輸入端，源極連接所述偏置電流源，所述偏置電流源的另外一端連接電源，漏極分別連接第一NMOS晶體管和第二NMOS晶體管的漏極；

所述第一NMOS晶體管和所述第二NMOS晶體管的源極均連接到地，柵極連接在一起并同時(shí)連接到所述第一NMOS晶體管的漏極，所述第二NMOS晶體管的漏極作為所述擺動(dòng)檢測(cè)模塊的輸出端。

其中較優(yōu)地，所述電流放大模塊由第三NMOS晶體管和第四NMOS晶體管組成；其中，第三NMOS晶體管和第四NMOS晶體管的柵極連接在一起并同時(shí)連接到第三NMOS晶體管的漏極，源極均連接到地；

第三NMOS晶體管的漏極連接所述擺動(dòng)檢測(cè)模塊的輸出端，第四NMOS晶體管的漏極連接運(yùn)算放大器的尾電流端。

其中較優(yōu)地，在所述擺動(dòng)檢測(cè)模塊中，第一PMOS晶體管、第二PMOS晶體管和所述偏置電流源共同組成一個(gè)差分對(duì)結(jié)構(gòu)；

當(dāng)運(yùn)算放大器的負(fù)輸入端的電壓出現(xiàn)瞬間下跳時(shí)，第一PMOS晶體管中的電流I1小于第二PMOS晶體管中的電流I2，使所述擺動(dòng)檢測(cè)模塊輸出的電流值為I2－I1。

其中較優(yōu)地，所述擺動(dòng)檢測(cè)模塊輸出的電流流入第三NMOS晶體管，所述第三NMOS晶體管與所述第四NMOS晶體管形成鏡像電流源關(guān)系；當(dāng)所述第三NMOS晶體管與所述第四NMOS晶體管的鏡像比例為1：A時(shí)，所述第四NMOS晶體管獲取的動(dòng)態(tài)電流Id為A×(I2－I1)。

其中較優(yōu)地，所述第四NMOS晶體管中的動(dòng)態(tài)電流Id和所述靜態(tài)電流源中的靜態(tài)電流Is共同構(gòu)成運(yùn)算放大器的尾電流I_tail＝Id+Is，其中Is用于滿足帶寬的需求，Id用于滿足擺率的需求。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的第二方面，提供一種運(yùn)算放大器芯片，其中包括有上述的動(dòng)態(tài)電流源電路。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的第三方面，提供一種通信終端，其中包括有上述的動(dòng)態(tài)電流源電路。

與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明所提供的動(dòng)態(tài)電流源電路僅在運(yùn)算放大器擺動(dòng)時(shí)為運(yùn)算放大器提供較大的尾電流，而在運(yùn)算放大器停止擺動(dòng)后其提供的電流自動(dòng)變小，從而大幅降低了運(yùn)算放大器的功耗。

附圖說(shuō)明

圖1為現(xiàn)有運(yùn)算放大器中的差分輸入對(duì)管的示例圖；

圖2為本發(fā)明所提供的動(dòng)態(tài)電流源電路的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明所提供的動(dòng)態(tài)電流源電路的具體電路示例圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)具體的說(shuō)明。

在模擬集成電路中，電流源是應(yīng)用十分廣泛的單元電路。它可以為放大電路提供穩(wěn)定的偏置電流，或作為放大電路的有源負(fù)載，提高放大電路的增益。為了提高運(yùn)算放大器對(duì)能量的利用效率，本發(fā)明提供了一種動(dòng)態(tài)電流源電路。該動(dòng)態(tài)電流源電路僅在運(yùn)算放大器擺動(dòng)時(shí)為運(yùn)算放大器提供較大的尾電流，而在運(yùn)算放大器停止擺動(dòng)后，其提供的電流自動(dòng)變小以節(jié)省運(yùn)算放大器的功耗。

如圖2所示，本發(fā)明所提供的動(dòng)態(tài)電流源電路主要由擺動(dòng)檢測(cè)模塊、電流放大模塊和一個(gè)MOSFET晶體管組成。其中，擺動(dòng)檢測(cè)模塊的兩個(gè)輸入端分別連接運(yùn)算放大器的正、負(fù)輸入端INp和Inn。擺動(dòng)檢測(cè)模塊的輸出端連接到電流放大模塊的輸入端，電流放大模塊的輸出端連接到MOSFET晶體管Md的柵極，MOSFET晶體管Md的源極和漏極之間連接一個(gè)靜態(tài)電流源。在該靜態(tài)電流源中流過(guò)的靜態(tài)電流為Is。

下面結(jié)合圖3具體說(shuō)明擺動(dòng)檢測(cè)模塊的電路設(shè)計(jì)示例。在該實(shí)施例中，擺動(dòng)檢測(cè)模塊由MOSFET晶體管M1、M2、M5、M6和一個(gè)偏置電流源I_bias組成，它們的具體連接關(guān)系描述如下：PMOS晶體管M5、M6的柵極分別連接到運(yùn)算放大器的正、負(fù)輸入端INp和INn上；PMOS晶體管M5、M6源極連接到偏置電流源I_bias上，偏置電流源I_bias的另外一端連接到電源VDD上，偏置電流源I_bias的電流從電源流向晶體管M5和M6；晶體管M5、M6的漏極分別連接到NMOS晶體管M1、M2的漏極；晶體管M1、M2的源極均連接到地線GND上；晶體管M1、M2的柵極連接在一起，并同時(shí)再連接到晶體管M1的漏極上，晶體管M2的漏極作為擺動(dòng)檢測(cè)模塊的輸出端。

在圖3所示的實(shí)施例中，由NMOS晶體管M3和Md共同組成電流放大模塊。它們的具體連接關(guān)系說(shuō)明如下：晶體管M3的漏極連接到擺動(dòng)檢測(cè)模塊的輸出端(即晶體管M2的漏極)；晶體管M3、Md的柵極連接在一起，并同時(shí)再連接到晶體管M3的漏極上；晶體管M3、Md的源極均連接到地線GND上；晶體管Md的漏極作為動(dòng)態(tài)電流的輸出端口連接到運(yùn)算放大器的尾電流端。

在圖2和圖3所示的動(dòng)態(tài)電流源電路中，擺動(dòng)檢測(cè)模塊用于檢測(cè)運(yùn)算放大器的擺動(dòng)。當(dāng)INn與INp出現(xiàn)較大差異時(shí)，運(yùn)算放大器即進(jìn)入擺動(dòng)狀態(tài)，這時(shí)擺動(dòng)檢測(cè)模塊會(huì)將該擺動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)，并將該電流信號(hào)傳輸給電流放大模塊。具體地說(shuō)，在擺動(dòng)檢測(cè)模塊中，PMOS晶體管M5、M6和偏置電流源I_bias共同組成一個(gè)差分對(duì)結(jié)構(gòu)，當(dāng)運(yùn)算放大器的負(fù)輸入端INn的電壓出現(xiàn)一個(gè)瞬間下跳時(shí)，晶體管M5中的電流I1會(huì)變得小于晶體管M6中的電流I2，晶體管M5、M6中的電流流向由晶體管M1、M2組成的電流減法器中，使得擺動(dòng)檢測(cè)模塊輸出的電流值為I2－I1。該電流流入晶體管M3，晶體管M3與Md形成鏡像電流源關(guān)系，當(dāng)M3到Md的鏡像比例為1：A時(shí)，晶體管Md中獲取的電流Id為：A×(I2－I1)，該電流即為動(dòng)態(tài)電流源提供的電流值。當(dāng)運(yùn)算放大器擺動(dòng)時(shí)，A×(I2－I1)的數(shù)值較大，運(yùn)算放大器將獲取一個(gè)較大的尾電流，而當(dāng)運(yùn)算放大器停止擺動(dòng)后，I1與I2變得相近，A×(I2－I1)的數(shù)值變得很小，這時(shí)運(yùn)算放大器基本上只獲取一個(gè)靜態(tài)尾電流Is。

電流放大模塊進(jìn)行電流放大后，將電流鏡像給MOSFET晶體管Md，形成動(dòng)態(tài)電流。該動(dòng)態(tài)電流的大小同時(shí)受擺動(dòng)的幅度和電流放大模塊的增益影響。MOSFET晶體管Md中的動(dòng)態(tài)電流Id和靜態(tài)電流源中的靜態(tài)電流Is共同構(gòu)成運(yùn)算放大器的尾電流I_tail＝Id+Is，其中Is滿足帶寬的需求即可，Id需要滿足擺率的需求。因此，經(jīng)過(guò)有效的電路設(shè)計(jì)，當(dāng)運(yùn)算放大器出現(xiàn)擺動(dòng)時(shí)其尾電流可以滿足擺率的需求，而當(dāng)運(yùn)算放大器停止擺動(dòng)后其尾電流會(huì)恢復(fù)為相對(duì)較小值的Is以滿足帶寬的需求。

上述實(shí)施例中所示出的動(dòng)態(tài)電流源電路可以被用在集成電路芯片(例如運(yùn)算放大器芯片)中。對(duì)該運(yùn)算放大器芯片中的動(dòng)態(tài)電流源電路結(jié)構(gòu)，在此就不再一一詳述了。

另外，上述動(dòng)態(tài)電流源電路還可以被用在通信終端中，作為包含運(yùn)算放大器芯片的模擬信號(hào)處理電路的重要組成部分。這里所說(shuō)的通信終端指可以在移動(dòng)環(huán)境中使用，支持GSM、EDGE、TD_SCDMA、TDD_LTE、FDD_LTE等多種通信制式的計(jì)算機(jī)設(shè)備，包括但不限于移動(dòng)電話、筆記本電腦、平板電腦、車載電腦等。此外，該動(dòng)態(tài)電流源電路也適用于其他模擬信號(hào)處理電路應(yīng)用的場(chǎng)合，例如兼容多種通信制式的通信基站等，在此就不一一詳述了。

上面對(duì)本發(fā)明所提供的用于運(yùn)算放大器的動(dòng)態(tài)電流源電路、芯片及通信終端進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明。對(duì)本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員而言，在不背離本發(fā)明實(shí)質(zhì)精神的前提下對(duì)它所做的任何顯而易見(jiàn)的改動(dòng)，都將構(gòu)成對(duì)本發(fā)明專利權(quán)的侵犯，將承擔(dān)相應(yīng)的法律責(zé)任。