应用于带隙基准源的自偏置结构运算放大器[发明专利]

*CN102571002A*

(10)申请公布号 CN 102571002 A(43)申请公布日 2012.07.11

(12)发明专利申请

(21)申请号 201010582560.4(22)申请日 2010.12.10

(71)申请人上海华虹集成电路有限责任公司

地址201203 上海市浦东新区碧波路572弄

39号(72)发明人赵英瑞 武洁 张美鑫

(74)专利代理机构上海浦一知识产权代理有限

公司 31211

代理人孙大为(51)Int.Cl.

H03F 3/45(2006.01)

权利要求书 1 页 说明书 2 页 附图 1 页权利要求书1页 说明书2页 附图1页

(54)发明名称

应用于带隙基准源的自偏置结构运算放大器(57)摘要

本发明公开了一种应用于带隙基准源的自偏置结构运算放大器，其包括：运算放大器的输入级；运算放大器的输出级；产生运算放大器直流偏置电压的偏置电路；偏置电路的启动电路；所述运算放大器的输出级通过带隙基准源核心电路与运算放大器的输入级构成反馈，所述运算放大器的偏置电压受到运算放大器本身输出端信号的控制，所述运算放大器的偏置电压产生电路和带隙基准源核心电路共用一个启动电路。本发明有利于减小芯片面积和功耗，有利于提高工作可靠性。

CN 102571002 ACN 102571002 A

权 利 要 求 书

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1.应用于带隙基准源的自偏置结构运算放大器，其特征在于，包括：运算放大器的输入级；运算放大器的输出级；

产生运算放大器直流偏置电压的偏置电路；偏置电路的启动电路；

所述运算放大器的输出级通过带隙基准源核心电路与运算放大器的输入级构成反馈，所述运算放大器的偏置电压受到运算放大器本身输出端信号的控制，所述运算放大器的偏置电压产生电路和带隙基准源核心电路共用一个启动电路。

2.如权利要求1所述的应用于带隙基准源的自偏置结构运算放大器，其特征在于，所述运算放大器的输入级采用双端差分输入级或采用单端输入级。

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CN 102571002 A

说 明 书

应用于带隙基准源的自偏置结构运算放大器

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技术领域

[0001]

本发明涉及一种电子系统，特别涉及一种芯片上自偏置结构运算放大器。

背景技术

运算放大器已经成为模拟集成电路中用途最广、最重要的部件之一。它主要的功

能是为模拟信号提供足够增益，利用各种不同的外加反馈电路，运算放大器可以实现对模拟信号的多种处理功能，例如放大、微分、积分、求和、对数运算等。[0003] 运算放大器的偏置非常重要，是运算放大器工作的基础条件，是决定运算放大器能否正常工作的关键因素。带隙基准源电路用于产生比较精准的基准电压或电流，常见于各种A/D，D/A，通信电路、数据采集系统和精密传感等应用中。其内部一般需要运算放大器电路与带隙基准源核心电路连接成反馈形式来保证高精度要求。

[0004] 目前多数运算放大器电路的偏置电压由单独的偏置电路产生。为了避免偏置电路中错误的稳态，偏置电路需要一个启动电路，使偏置电路进入正确的稳态。在带隙基准源中，为了提高其启动速度，带隙基准源核心电路也常需要一个启动加速电路。然而较多的启动电路除了会带来面积和功耗更大的开销外，还会带来由于更多的稳态和启动先后次序导致电路工作异常等可靠性问题。这提高了设计的复杂度和难度，也降低了电路工作的可靠性。

[0002]

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种，它可以能减少带隙基准源模块功耗和面

积开销，并提高模块工作可靠性。[0006] 为了解决以上技术问题，本发明提供了一种应用于带隙基准源的自偏置结构运算放大器，其包括：运算放大器的输入级；运算放大器的输出级；产生运算放大器直流偏置电压的偏置电路；偏置电路的启动电路；所述运算放大器的输出级通过带隙基准源核心电路与运算放大器的输入级构成反馈，所述运算放大器的偏置电压受到运算放大器本身输出端信号的控制，所述运算放大器的偏置电压产生电路和带隙基准源核心电路共用一个启动电路。

[0007] 本发明的有益效果在于：减少了单独偏置电路的功率消耗和面积消耗，有利于提高工作可靠性。

[0005]

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

[0009] 图1是本发明实施例所述的应用于带隙基准源的自偏置结构运算放大器的内部电路；

[0008] [0010]

图2是应用于带隙基准源的自偏置结构运算放大器与带隙基准源核心电路和启

动电路的连接图。

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CN 102571002 A

说 明 书

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具体实施方式

[0011] 本发明提供一种应用于带隙基准源的自偏置结构运算放大器。能减少带隙基准源模块功耗和面积开销，并提高模块工作可靠性。根据本发明，提供一种应用于带隙基准源的自偏置结构运算放大器。其中自偏置结构运算放大器的输入和输出端与带隙基准源核心电路连接成反馈形式。运算放大器输出端的直流电压可以作为运算放大器自身的偏置电压，也可以利用镜像电流流过电流沉产生偏置电压。用此产生的偏置电压作为运算放大器的偏置电压。运算放大器的偏置电压由运算放大器自己的输出端控制产生，而不是由另外的偏置电路产生，运算放大器的这种偏置方式称为自偏置。运算放大器的偏置电压和带隙基准源核心电路共用一个启动电路。

[0012] 应用于带隙基准源的自偏置结构运算放大器相比传统结构的运算放大器，减少了单独偏置电路的功率消耗和面积消耗。运算放大器的偏置电压产生电路和带隙基准源核心电路共用一个启动电路可以降低分别启动可能带来的多稳态以及先后启动的风险。根据本发明实现的应用于带隙基准源的自偏置结构运算放大器，与带隙基准源核心电路构成反馈，产生运算放大器需要的偏置电压，并且与带隙基准源核心电路共用一个启动电路，有利于减小芯片面积和功耗，有利于提高工作可靠性。[0013] 如图1所示，是一个根据本发明实施的应用于带隙基准源的自偏置结构运算放大器内部电路原理图。在实际设计时此运算放大器可以根据应用需求采用其他多种结构，例如两级运算放大器、共源共栅结构运算放大器等。图2是应用于带隙基准源的自偏置结构运算放大器与带隙基准源核心电路和启动电路的连接图。其中自偏置结构运算放大器的输入和输出端与带隙基准源核心电路连接成反馈形式。本发明中运算放大器的偏置电压vbias由运算放大器自己的输出端控制产生，而不是由另外的偏置电路产生，运算放大器的这种偏置方式称为自偏置。自偏置结构相比另外偏置电路节省了芯片面积和功耗。运算放大器的偏置电压和带隙基准源核心电路共用一个启动电路。[0014] 启动电路由NMOS管M4、M5以及电阻R4构成，保证带隙基准源核心电路和运算放大器能快速建立正确的工作点，不会工作在错误的稳态下。与一般采用两套启动电路的结构相比，共用一个启动电路可以降低由于多启动电路不匹配，先后启动等导致的风险，提高电路工作可靠性。

[0015] 本发明并不限于上文讨论的实施方式。以上对具体实施方式的描述旨在于为了描述和说明本发明涉及的技术方案。基于本发明启示的显而易见的变换或替代也应当被认为落入本发明的保护范围。以上的具体实施方式用来揭示本发明的最佳实施方法，以使得本领域的普通技术人员能够应用本发明的多种实施方式以及多种替代方式来达到本发明的目的。

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CN 102571002 A

说 明 书 附 图

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图1

图2

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