本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體集成電路，具體涉及一種運(yùn)算放大器。

背景技術(shù)：

運(yùn)算放大器在許多模擬電路中均獲得了廣泛的應(yīng)用。在許多應(yīng)用場合，要求運(yùn)算放大器有高的放大倍數(shù)，常用的結(jié)構(gòu)是采用兩級放大的運(yùn)算放大器和采用增益自舉技術(shù)的運(yùn)算放大器。

新型的氧化物薄膜晶體管器件因其優(yōu)良的性能、簡單的制造工藝成為了近年來熱門研究對象，但氧化物薄膜晶體管是n型器件，存在兩個問題：1、缺乏互補(bǔ)的p型器件，導(dǎo)致由n型管構(gòu)成的運(yùn)算放大器增益低。因此使用了兩個增益自舉模塊，提高增益。2、具有閾值電壓漂移的特性，影響電路工作穩(wěn)定性。若不采取補(bǔ)償措施或使用反饋模塊，則會因氧化物薄膜晶體管閾值電壓漂移而導(dǎo)致運(yùn)算放大器電路工作不穩(wěn)定，如增益和帶寬發(fā)生變化，甚至電路無法正常工作。為了抑制氧化物薄膜晶體管的閾值電壓漂移所引起的不穩(wěn)定，使用了簡單的共模反饋技術(shù)，在不增加電路的復(fù)雜程度的前提下，有效提高共模抑制比和消除運(yùn)放失調(diào)電壓。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)與不足，本發(fā)明提供一種高增益、穩(wěn)定性好的運(yùn)算放大器。

本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種運(yùn)算放大器，包括輸入級電路、偏置電路及輸出級電路；

所述輸入級電路包括差分輸入模塊15、第一及第二增益自舉模塊13、14，所述偏置電路包括偏置模塊11和共模反饋模塊12，所述輸出級電路包括差分轉(zhuǎn)單端模塊16；

偏置模塊11的輸出信號包括偏置電壓節(jié)點(diǎn)bias1及偏置電壓節(jié)點(diǎn)bias2；

共模反饋模塊12的輸出信號包括偏置電壓節(jié)點(diǎn)bias3；

第一增益自舉模塊13的信號包括正相輸入端in1+、反相輸入端in1-、正相輸出端out1+和反相輸出端out1-；

第二增益自舉模塊14的輸入信號包括正相輸入端in2+和反相輸入端in2-，其輸出信號包括正相輸出端out2+和反相輸出端out2-；

差分輸入模塊15的輸入信號包括正相輸入端in+和反相輸入端in-，輸出信號包括正相輸出端out+和反相輸出端out-；

所述偏置模塊11由第一晶體管m1、第二晶體管m2及第三晶體管m3構(gòu)成，所述第一晶體管m1的漏極及柵極與電源端vdd連接，所述第一晶體管m1的源極分別與第二晶體管m2的漏極和柵極連接，并作為偏置電壓節(jié)點(diǎn)bias2；所述第二晶體管m2的源極分別與第三晶體管m3的漏極及柵極連接，并作為偏置電壓節(jié)點(diǎn)bias1，所述第三晶體管m3的源極與接地端gnd連接；

所述共模反饋模塊12由第四晶體管m4、第五晶體管m5及第六晶體管m6構(gòu)成，所述第四晶體管m4及第五晶體管m5的漏極均與電源端vdd連接，所述第四晶體管的源極及第五晶體管m5的源極分別與第六晶體管m6的漏極連接，所述第六晶體管m6的柵極與第六晶體管m6的漏極連接，并作為偏置電壓節(jié)點(diǎn)bias3，其源極與接地端gnd相連，所述第四晶體管m4的柵極與差分輸入模塊的正相輸出端out+連接，所述第五晶體管m5的柵極與差分輸入模塊的反相輸出端out-連接；

所述第一增益自舉模塊13由第十六晶體管m16、第十七晶體管m17、第十八晶體管m18、第十九晶體管m19及第二十晶體管m20構(gòu)成；所述第十六晶體管m16的柵極及漏極均與電源端vdd連接，其源極與第十八晶體管m18的漏極連接，所述第十八晶體管m18的漏極作為第一增益自舉模塊的正相輸出端out1+，其柵極與差分輸入模塊的反相輸出端out-相連，所述第十八晶體管m18的源極與第十九晶體管m19的源極均與第二十晶體管m20的漏極連接，第十九晶體管m19的漏極作為第一增益自舉模塊的反相輸出端out1-，第十九晶體管m19的柵極與差分輸入模塊的正相輸出端out+相連，所述第二十晶體管m20的柵極與偏置電壓節(jié)點(diǎn)bias1連接，所述第二十晶體管m20的源極與接地端gnd連接；

所述第二增益自舉模塊14由第二十一晶體管m21、第二十二晶體管m22、第二十三晶體管m23、第二十四晶體管m24及第二十五晶體管m25構(gòu)成；

第二十一晶體管m21的柵極以及漏極均與電源端vdd相連，其源極與第二十三晶體管m23的漏極相連作為第二增益自舉模塊的正相輸出端out2+，第二十二晶體管m22的柵極和漏極均與電源端vdd相連，其源極與第二十四晶體管m24的漏極相連，并作為第二增益自舉模塊反相輸出端out2-，其柵極與差分輸入模塊的正相輸出端out+相連，所述第二十三晶體管m23的柵極與差分輸入模塊的反相輸出端out-相連，所述第二十五晶體管m25的漏極分別與第二十三晶體管m23及第二十四晶體管m24的源極連接，第二十五晶體管m25的柵極與偏置模塊的偏置電壓節(jié)點(diǎn)bias1相連，所述第二十五晶體管m25的源極與接地端gnd連接；

所述差分輸入模塊由第七晶體管m7、第八晶體管m8、第九晶體管m9、第十晶體管m10、第十一晶體管m11、第十二晶體管m12、第十三晶體管m13、第十四晶體管m14及第十五晶體管m15構(gòu)成；

所述第七晶體管m7的漏極與電源端vdd相連，其柵極與第一增益自舉模塊的反相輸出端out1-相連，其源極與第八晶體管m8的漏極相連，所述第八晶體管m8的柵極與第二增益自舉模塊的反相輸出端out2-相連，其源極與第九晶體管m9的漏極相連，第九晶體管m9的漏極作為差分輸入模塊的反相輸出端out-，其柵極與偏置模塊的偏置電壓節(jié)點(diǎn)bias2相連，所述第九晶體管m9的源極與第十晶體管m10的漏極連接，第十晶體管m10的柵極作為差分輸入模塊的正相輸入端in+，第十晶體管m10的源極與第十一晶體管m11的漏極均與第十五晶體管m15的源極連接，第十一晶體管m11的柵極與共模反饋模塊的偏置電壓節(jié)點(diǎn)bias3相連，第十一晶體管m11的源極與接地端gnd連接，所述第十五晶體管m15的柵極作為差分輸入模塊的反相輸入端in-，所述第十五晶體管m15的漏極與第十四晶體管m14的源極連接，第十四晶體管m14的漏極作為差分輸入模塊的正相輸出端out+，其柵極與偏置模塊的偏置電壓節(jié)點(diǎn)bias2相連，所述第十四晶體管m14的漏極與第十三晶體管m13的源極連接，第十二晶體管m12的漏極與電源端vdd相連，其柵極與第一增益自舉模塊的正相輸出端out1+相連，其源極與第十三晶體管m13的漏極相連；第十三晶體管m13的柵極與第二增益自舉模塊的正相輸出端out2+相連；

所述差分轉(zhuǎn)單端模塊由第二十六晶體管m26、第二十七晶體管m27、第二十八晶體管m28及第二十九晶體管m29構(gòu)成，第二十六晶體管m26的漏極與電源端vdd相連，其柵極與差分輸入模塊的正相輸出端out+相連，其源極與第二十七晶體管m27的漏極相連；第二十七晶體管m27的柵極與其漏極相連，其源極與接地端gnd相連；第二十八晶體管m28的漏極與電源端vdd相連，其柵極與差分輸入模塊的反相輸出端out-相連，其源極與第二十九晶體管m29的漏極相連，并作為整個運(yùn)算放大器的輸出端out；第二十九晶體管m29的柵極與第二十七晶體管m27的漏極相連，其源極與接地端gnd相連。

所有的晶體管均為n型薄膜晶體管。

差分輸入模塊的正相輸出端out+和差分輸入模塊的反相輸出端out-分別作為共模反饋模塊、第一增益自舉模塊、第二增益自舉模塊和差分轉(zhuǎn)單端模塊的輸入信號。

本發(fā)明的有益效果：

(1)所發(fā)明的運(yùn)算放大器電路通過兩個增益自舉模塊，相比單個增益自舉模塊的運(yùn)算放大器，提供更穩(wěn)定的增益自舉功能，能有效提高運(yùn)算放大器的增益。

(2)利用共模反饋模塊，補(bǔ)償了由于溫度漂移或晶體管特性衰減而產(chǎn)生的靜態(tài)工作點(diǎn)漂移，且不增加電路的復(fù)雜程度，有效提高共模抑制比和消除運(yùn)放失調(diào)電壓，增加電路工作穩(wěn)定性。

(3)利用差分轉(zhuǎn)單端模塊，把差分信號轉(zhuǎn)換成單端口輸出，成為雙端輸入單端輸出的運(yùn)算放大器，適合推廣應(yīng)用。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的電路原理圖；

圖2是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例及附圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)說明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。

實(shí)施例

如圖1及圖2所示，一種運(yùn)算放大器，包括輸入級電路、偏置電路及輸出級電路。

所述輸入級電路包括差分輸入模塊、第一及第二增益自舉模塊。增益自舉模塊通過正反饋提高整個運(yùn)算放大器的增益；所述偏置電路包括偏置模塊和共模反饋模塊。偏置模塊為差分輸入模塊提供兩個偏置電壓；共模反饋模塊為差分輸入模塊提供一個偏置電壓，且具有共模反饋功能，反饋信號通過控制差分輸入模塊的尾電流源來消除失調(diào)電壓；所述輸出級電路包括差分轉(zhuǎn)單端模塊。差分轉(zhuǎn)單端模塊將輸入級電路輸出的兩個差分信號反相疊加后以單端口輸出。

偏置模塊的輸出信號包括偏置電壓節(jié)點(diǎn)bias1及偏置電壓節(jié)點(diǎn)bias2；

共模反饋模塊的輸出信號包括偏置電壓節(jié)點(diǎn)bias3；

第一增益自舉模塊的信號包括正相輸入端in1+、反相輸入端in1-、正相輸出端out1+和反相輸出端out1-；

第二增益自舉模塊的輸入信號包括正相輸入端in2+和反相輸入端in2-，其輸出信號包括正相輸出端out2+和反相輸出端out2-；

差分輸入模塊的輸入信號包括正相輸入端in+和反相輸入端in-，輸出信號包括正相輸出端out+和反相輸出端out-，這兩個輸出信號分別作為共模反饋模塊、第一增益自舉模塊、第二增益自舉模塊和差分轉(zhuǎn)單端模塊的輸入；

所述偏置模塊11由第一晶體管m1、第二晶體管m2及第三晶體管m3構(gòu)成，所述第一晶體管m1的漏極及柵極與電源端vdd連接，所述第一晶體管m1的源極分別與第二晶體管m2的漏極和柵極連接，并作為偏置電壓節(jié)點(diǎn)bias2；所述第二晶體管m2的源極分別與第三晶體管m3的漏極及柵極連接，并作為偏置電壓節(jié)點(diǎn)bias1，所述第三晶體管m3的源極與接地端gnd連接；

所述共模反饋模塊12由第四晶體管m4、第五晶體管m5及第六晶體管m6構(gòu)成，所述第四晶體管m4及第五晶體管m5的漏極均與電源端vdd連接，所述第四晶體管m4的源極及第五晶體管m5的源極分別與第六晶體管m6的漏極連接，所述第六晶體管m6的柵極與第六晶體管m6的漏極連接，并作為偏置電壓節(jié)點(diǎn)bias3，其源極與接地端gnd相連，所述第四晶體管m4的柵極與差分輸入模塊15的正相輸出端out+連接，所述第五晶體管m5的柵極與差分輸入模塊15的反相輸出端out-連接；

所述第一增益自舉模塊13由第十六晶體管m16、第十七晶體管m17、第十八晶體管m18、第十九晶體管m19及第二十晶體管m20構(gòu)成；所述第十六晶體管m16的柵極及漏極均與電源端vdd連接，其源極與第十八晶體管m18的漏極連接，所述第十八晶體管m18的漏極作為第一增益自舉模塊的正相輸出端out1+，其柵極與差分輸入模塊的反相輸出端out-相連，所述第十八晶體管m18的源極與第十九晶體管m19的源極均與第二十晶體管m20的漏極連接，第十九晶體管m19的漏極作為第一增益自舉模塊的反相輸出端out1-，第十九晶體管m19的柵極與差分輸入模塊的正相輸出端out+相連，所述第二十晶體管m20的柵極與偏置電壓節(jié)點(diǎn)bias1連接，所述第二十晶體管m20的源極與接地端gnd連接；

所述第二增益自舉模塊14由第二十一晶體管m21、第二十二晶體管m22、第二十三晶體管m23、第二十四晶體管m24及第二十五晶體管m25構(gòu)成；

第二十一晶體管m21的柵極以及漏極均與電源端vdd相連，其源極與第二十三晶體管m23的漏極相連作為第二增益自舉模塊的正相輸出端out2+，第二十二晶體管m22的柵極和漏極均與電源端vdd相連，其源極與第二十四晶體管m24的漏極相連，并作為第二增益自舉模塊反相輸出端out2-，其柵極與差分輸入模塊的正相輸出端out+相連，所述第二十三晶體管的柵極與差分輸入模塊的反相輸出端out-相連，所述第二十五晶體管m25的漏極分別與第二十三晶體管及第二十四晶體管的源極連接，第二十五晶體管m25的柵極與偏置模塊的偏置電壓節(jié)點(diǎn)bias1相連，所述第二十五晶體管的源極與接地端gnd連接；

所述差分輸入模塊15由第七晶體管m7、第八晶體管m8、第九晶體管m9、第十晶體管m10、第十一晶體管m11、第十二晶體管m12、第十三晶體管m13、第十四晶體管m14及第十五晶體管m15構(gòu)成；

所述第七晶體管m7的漏極與電源端vdd相連，其柵極與第一增益自舉模塊的反相輸出端out1-相連，其源極與第八晶體管m8的漏極相連，所述第八晶體管m8的柵極與第二增益自舉模塊的反相輸出端out2-相連，其源極與第九晶體管m9的漏極相連，第九晶體管m9的漏極作為差分輸入模塊的反相輸出端out-，其柵極與偏置模塊的偏置電壓節(jié)點(diǎn)bias2相連，所述第九晶體管m9的源極與第十晶體管m10的漏極連接，第十晶體管m10的柵極作為差分輸入模塊的正相輸入端in+，第十晶體管的源極與第十一晶體管m11的漏極均與第十五晶體管的源極連接，第十一晶體管m11的柵極與共模反饋模塊的偏置電壓節(jié)點(diǎn)bias3相連，第十一晶體管m11的源極與接地端gnd連接，所述第十五晶體管的柵極作為差分輸入模塊的反相輸入端in-，所述第十五晶體管的漏極與第十四晶體管m14的源極連接，第十四晶體管m14的漏極作為差分輸入模塊的正相輸出端out+，其柵極與偏置模塊的偏置電壓節(jié)點(diǎn)bias2相連，所述第十四晶體管的漏極與第十三晶體管的源極連接，第十二晶體管m12的漏極與電源端vdd相連，其柵極與第一增益自舉模塊的正相輸出端out1+相連，其源極與第十三晶體管m13的漏極相連；第十三晶體管m13的柵極與第二增益自舉模塊的正相輸出端out2+相連；

所述差分轉(zhuǎn)單端模塊16由第二十六晶體管m26、第二十七晶體管m27、第二十八晶體管m28及第二十九晶體管m29構(gòu)成，第二十六晶體管m26的漏極與電源端vdd相連，其柵極與差分輸入模塊的正相輸出端out+相連，其源極與第二十七晶體管m27的漏極相連；第二十七晶體管m27的柵極與其漏極相連，其源極與接地端gnd相連；第二十八晶體管m28的漏極與電源端vdd相連，其柵極與差分輸入模塊的反相輸出端out-相連，其源極與第二十九晶體管m29的漏極相連，并作為整個運(yùn)算放大器的輸出端out；第二十九晶體管m29的柵極與第二十七晶體管m27的漏極相連，其源極與接地端gnd相連。

所有的晶體管均為n型薄膜晶體管。

上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受所述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。