Die vorliegende Erfindung betrifft einen Operationsverstärker und ein Verfahren zum Betreiben eines Operationsverstärkers.

Ein Operationsverstärker (engl. Operation Amplifier, abgekürzt auch OpAmp oder auch OPA) oder kurz Verstärker ist in heutigen elektronischen Geräten ein wichtiges Bauelement, mit welchem eine Funktion des elektronischen Geräts in einem dafür ausgelegten Strom-Spannungsbereich gewährleistet werden kann.

Als Standarddesign für Operationsverstärker ist beispielsweise eine Verwendung einer sog. LCMFB (local common mode feedback) Schaltung in symmetrischen Differenzstufen bekannt. Unter der Abkürzung Gm ist vorliegend eine Strom-zu-Spannungs-Charakteristik des Operationsverstärkers zu verstehen, welches durch die Gleichung Gm=l _0ut /Vin dargestellt werden kann, wobei l ₀ u _t ein Ausgangsstrom und V _n eine Eingangsspannung am Operationsverstärker ist. Das LCMFB wird dabei verwendet, um die Strom zu Spannungscharakteristik (Gm) des Verstärkers zu verbessern. Verbessern bedeutet hierbei, ein Erreichen einer Verbesserung hinsichtlich wichtiger Eigenschaften wie beispielsweise einem verbesserten Verstärkungs-Bandbreite-Produkt GBW (englisch: gain-product- bandwidth) oder einer verbesserten open-loop-Verstärkung OLG (englisch open-ioop- gain), bei welcher der Verstärker betrieben werden kann. Durch eine Entkoppelung des Ausgangsstromspiegels bei einem symmetrischen Verstärker mit Hilfe einer RLCIMFB Schaltung kann man einen stufenlosen Übergang, in Abhängigkeit von der Größe von RLCMFB, zu einem zweistufigen Verstärkerkonzept erreichen.

Prozessvariationen der einzelnen Bauteile zeigen durch den Einbau einer LCMFB Schal tung jedoch einen nicht zu vernachlässigen Einfluss. Unter dem Begriff Prozessvariationen sind hierbei Schwankungen des Widerstandes einzelner Bauteile des Verstärkers zu verstehen. Bei den Schwankungen einzelner Bauteile handelt es sich beispielsweise um Schwankungen von Kapazitäten und/oder Schwankungen von Schwellenspannungen und/oder der Ladungsträgermobilität von Transistorbauelementen. Besonders betroffen von Prozessschwankungen sind die Widerstände in einer Verstärkerschaltung. Die Schwankungen an den Widerständen können von Wafer zu Wafer beispielsweise ±30% betragen. Diese Schwankungen oder Prozessvariationen sind vor Allem auf Toleranzen während der Erzeugung der einzelnen Masken und Toleranzen während der Erzeugung der einzelnen Materialschichten während der Siliziumprozessierung geschuldet. Zusätzlich sind die Eigenschaften aller elektronischen Bauelemente mehr oder weniger von der Temperatur in erster und oft auch zweiter Ordnung abhängig. Die Kombination von Prozess- und Temperaturschwankungen aller Bauteile kann dazu führen, dass bis zu ± 50% Gm-Gesamtschwankungen zu erwarten sind.

Dies bedeutet, dass der Operationsverstärker stärker überdimensioniert werden muss, damit der Operationsverstärker eine gewisse Spezifikation aufweist , d.h. in einem gewünschten Strom-Spannungsbereich zuverlässig arbeitet. Dies bedeutet wiederum, dass mehr Leistung benötigt wird. Für Verstärker, welche für eine niedrige Leistung ausgelegt sind, können die Gm-Gesamtschwankungen daher von Nachteil sein.

Als Tail des Verstärkers wird üblicherweise eine Stromquelle bezeichnet, an welcher der Strom I _ßi as bzw. h _a w anliegt. Diese Tail-Stromquelle ist oftmals als Stromspiegel mit einer Stromreferenz gegeben. Die Größe des Stromes l _aii definiert beispielsweise eine Strom- Spannungs-Charakteristik gniDP. Bei einem Operationsverstärker ohne LCMFB Schaltung ist die gesamte Strom-zu-Spannung-Charakteristik Gm durch gniDP gegeben, wobei grriDP einen Wert für die Strom-zu-Spannungs-Charakteristik der Eingangstransistoren des Operationsverstärkers angibt. Die Prozessvariationen bei aus dem Stand der Technik bekannten Verstärkern ohne eine LCMFB Schaltung führen oftmals zu Prozess- und Temperaturschwankungen von Gm ~ ± 15%, wobei Gm=gm _DP gilt. Die Prozess- und Temperaturschwankungen von Gm ~ ± 15% sind beispielsweise davon abhängig, wie der entsprechende Transistor entworfen wurde bzw. ob dieser in Wl (weak Inversion) oder Sl (strong Inversion) betrieben wird. Im Betriebsmodus Sl gibt es tendenziell weniger Variationen.

Ein Verstärker mit LCMFB-Schaltung hingegen weist Prozess- und Temperaturschwankungen von etwa Gm ~ ± 50% auf, wobei in diesem Fall für die gesamte Strom- Spannung-Charakteristik Gm= gm _Dp* gmci _riv e*Rlcmfb gilt. Hierbei ist gm _Dp durch die Strom- Spannungscharakteristik des OPA Eingangspaares gegeben, gm _driv e ist durch die Strom- Spannungscharakteristik der Ausgangstransistoren gegeben und RLCMFB bezeichnet einen verwendeten Widerstand der LCMFB Schaltung. Bei dem Verstärker mit LCMFB- Schaltung schwanken folglich drei Komponenten. Für etwa die Hälfte der Schwankungen ist der Widerstand RLCMFB verantwortlich. Ein Großteil der Schwankungen lässt sich auf das Temperaturverhalten der verwendeten Bauteile zurückführen. Beispielsweise könnte der Widerstand RLCMFB durch einen Transistor ersetzt werden, wie dies beispielsweise in der Publikation von J. Ramirez-Angulo and M. Holmes, ("Simple technique using local CMFB to enhance slew rate and bandwidth of one-stage CMOS op-amps," in Electronics Leiters, vol. 38, no. 23, pp. 1409-1411 , 7 Nov. 2002) zu entnehmen ist. Allerdings muss dann mit verminderter Linearität gerechnet werden. Ferner bedarf eine Transistorgate Ansteuerung zusätzliche Schaltungen und damit zusätzliche Leistungsbedarf.

Die Kompensation der Prozessvariationen bei Transistoren wird beispielsweise in der US 6,690 192 B1 beschrieben. Auch in der Publikation von K. Sundaresan, P. E. Allen and F. Ayazi, "Process and temperature compensation in a 7-MHz CMOS clock oscillator," in IEEE Journal of Solid- State Circuits, vol. 41 , no. 2, pp. 433-442, Feb. 2006 wird die Kompensation der Variationen von Transistoren beschrieben. Generell sind diese Verfahren jedoch sehr aufwendig und benötigen z.B. wegen Replikaschaltungen zusätzliche Leistung.

Eine Aufgabe ist es daher, einen verbesserten Operationsverstärker und ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Operationsverstärkers bereitzustellen. Insbesondere soll ein Operationsverstärker bereitgestellt werden, welcher eine verbesserte Stabilität in Bezug auf Variationen aufweist bzw. bei welchem die Prozessvariationen durch geeignete Schaltungstechnik verringert, insbesondere minimiert, werden, insbesondere soll ein verbesserter Operationsverstärker bereitgestellt werden, welcher mit einer niedrigen Leistung stabil in Bezug auf Variationen betrieben werden kann.

Diese Aufgabe wird gelöst mit einem Operationsverstärker nach Anspruch 1 und einem Verfahren zum Betrieben eines Operationsverstärkers nach Anspruch 9. Weitere Ausführungsformen des vorgeschlagenen Operationsverstärkers sowie des Verfahrens sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Vorschlagsgemäß umfasst der vorgeschlagene modifizierte Operationsverstärker einen symmetrischen differentiellen Verstärker, eine lokale Gleichtakt-Rückkopplungs-Schaltung (LCMFB-Schaltung), die mit dem symmetrischen differentiellen Verstärker gekoppelt ist, und einer Tail-Stromquellenschaltung mit zumindest einem ersten Transistor M _re g und einem zweiten Transistor M _ca sc und einem Stromquellen-Widerstand Rtaii.. Die Tail- Stromquellenschaltung ist dabei ausgelegt, eine Steuerspannung des ersten Transistors Mr _eg unter Verwendung des zweiten Transistors Mcasc so einzuregeln, dass während eines Betriebes durch eine Laststrecke des ersten Transistors M _reg ein vorgegebener Referenzstrom Ir _ef fließt. Ein Steueranschluss; wie beispielsweise ein Gate-Anschluss, des zweiten Transistors Mc _asc ist mit einem Senkenanschluss, bzw. einem Drain-Anschluss, des ersten Transistors M _reg gekoppelt. Ein Quellenanschluss bzw. ein Source-Anschluss des zweiten Transistors M _ca sc ist mit dem Stromquellen-Widerstand R _ta ii gekoppelt. Hierbei sind eine Steuerspannung des ersten Transistors M _re g und eine über dem Stromquellen-Widerstand Rtaii anliegende Spannung miteinander korreliert. Ein Tail-Strom Itao des Symmetrischen differentiellen Verstärkerss basiert auf einem Stromfluss durch eine Laststrecke, insbesondere einem Drain-Source-Pfad, des zweiten Transistors M _caS c. Ein Stromfluss durch die Laststrecke des zweiten Transistors M _caS c basiert auf einem Stromfluss durch den Stromquellen-Widerstand Rtaii. Die Tail-Stromquellenschaltung umfasst vorschlagsgemäß einen dritten Transistor M zwischen dem Strom-Quellenwiderstand R _taii und dem Steueranschluss des ersten Transistors M _reg , um einem Spannungsabfall über dem Strom- Quellenwiderstand R _taii entgegenzuwirken. Vorliegend ist der Begriff „einem Spannungsabfall entgegenwirken“ derart zu verstehen, dass die einzelnen Bauteile des vorgeschlagenen Operationsverstärkers derart zueinander abgestimmt sind, dass ein Spannungsabfall über den Strom-Quellenwiderstand R _O H Während eines Betriebes des Operationsverstärkers verringert ist. Hierdruch können Temperatur- und/oder Prozess-Variationen in unterschiedlichen Betriebsmodi der Eingangstransistoren des Operationsverstärkers reduziert werden. Die Eingangstransistoren (Differenzpaar) des Operationsverstärkers werden oftmals in den Betriebsmodi Sl (strong Inversion), Ml (moderate Inversion) oder Wl (weak Inversion) betrieben. Ein wesentlicher Aspekt des vorgeschlagenen Operationsverstärkers ist darin zu sehen, dass der Strom-Quellenwiderstand Rtaii derart gewählt ist, dass bei einem Betrieb des Operationsverstärkers einen Widerstand RLCMFB der lokalen Gleichtakt-Rückkopplungs-Schaltung wenigstens teilweise kompensiert wird. Vorliegend ist der Begriff „kompensieren“ im Sinne von verringern oder entgegenwirken zu verstehen. Der hierin beschriebene Operationsverstärker und das dazugehörige Verfahren zum Betreiben des Operationsverstärkers offenbaren einen verbesserten Operationsverstärker, welcher eine verbesserte Stabilität in Bezug auf Temperatur- und/oder Prozess - Variationen während eines Betriebes desselben aufweist. Die Widerstände Ricmtb und Rtaii sollen matchen, .dh. sie sind insbesondere in Bauart und/oder Ausrichtung und/oder Stromfluss und/oder Größenverhältnis zueinander ähnlich ausgebildet. Das können Bedingungen für ein Matching der Widerstände Ricmtb und Rtaii sein. Der Begriff Matching ist unter Fachleuten bekannt und bedarf daher keiner weiteren Erklärung. Unter dem Begriff „Kompensation“ ist vorliegend keine vollständige Kompensation zu verstehen. Vielmehr kann in Einzelfällen darunter eine vollständige Kompensation verstanden werden. In den überwiegenden Fällen wird unter Kompensation ein Verringern oder Entgegenwirken oder ein teilweises Kompensieren verstanden, wie bereits offenbart wurde. Der hierin beschriebene Operationsverstärker umfasst eine LCMFB-Schaltung, wobei der Operationsverstärker statt einer klassischen Stromquelle eine regulierte Kaskode und einen Kaskoden-Widerstand aufweist, um Temperaturschwankungen oder Prozessvariationen zu kompensieren. Temperaturschwankungen können beispielsweise einen sich zeitlich verändernden Widerstand bewirken. Ferner kann eine zeitliche Veränderung eines Bauteilparameters mit der Temperatur und/oder durch Alterung stattfinden. Die Kaskode ist durch eine Verstärkerschaltung mit mindestens zwei, bevorzugt drei, Transistoren gegeben, welche vorteilhaft miteinander gekoppelt sind. Insbesondere mit drei Transistoren kann eine Temperaturschwankung kompensiert werden.

Der beschriebene Operationsverstärker wird mittels der LCMFB Schaltung in einen Operationsverstärker mit einem beinahe zweistufigen Konzept umfunktioniert. Hierbei kann je nach Größe des Widerstandes RLCMFB kann eine Entkopplung stärker oder schwächer sein, wie dies bereits beschrieben wurde. Eine Realisierung eines zwei-stufigen Konzeptes ist beispielsweise erst bei einem unendlich großen Widerstand RLCMFB gegeben. Wiederholend sei nocheinmal bemerkt, dass das Akronym „LCMFB“ eine Abkürzung für „local common mode feedback“ ist. Mittels einer LCMFB-Schaltung können bei einstufigen Operationsverstärkern die Verstärkungs-Bandbreite GBW, welche im Englischen mit gain- bandwidth bezeichnet wird, und die Flankensteilheit bzw. die Anstiegsrate SR, welche im Englischen mit slew-rate bezeichnet wird, und die Open-Loop-Verstärkung OLG, welche im Englischen mit open loop gain bezeichnet wird, verbessert werden. Drahtlos bzw. ohne Batterie betriebene elektronische Geräte bedürfen oftmals eine breite Bandbreite GBW und/oder eine steile Anstiegsflanke SR und/oder eine großen OLG bei möglichst geringer Leistungsaufnahme. Daher werden LCMFB Schaltungen gerne verwendet. Denn bei gleicher Leistungsaufnahme können alle Parameter die mit GM Zusammenhängen verbessert werden. Auch die Anstiegsrate SR wird verbessert. Die SR wird durch eine Nichtlinerität beschrieben, die wiederum durch die Entkopplung oder Überführung in ein zweistufiges Konzept erreicht wird. Durch die Einführung dieser Nichtlinearität zwischen Eingangsspannung und Ausgangsstrom wird das Konzept dann auch als „class-AB“ Verstärker bezeichnet.

Oftmals umfasst ein Operationsverstärker eine sogenannte Tail-Stromquelle bzw. einen Strom-Spiegel mit einer Stromreferenz. Wie vorgeschlagen, wird vorliegend die Tail- Stromquelle bzw. der Stromspiegel einer Stromreferenz durch eine regulierte Kaskode mit einem Kaskoden-Widerstand ersetz. Ein wichtiges Ziel bei der Produktion von Chips ist beispielsweise, möglichst viele Chips innerhalb einer Spezifikation zu fertigen. Je klei- ner die Bauteil zu Bauteil Variationen sind, umso mehr Chips können danach verwendet werden. D.h. der sogenannte„Yield“ wird größer. Mittels der regulierten Kaskode und dem Widerstand R _ta ii können Variationen in hau erzeugt werden, die den Variationen in RLCMFB entgegenwirken. Auswirkungen von Prozessvariationen, d.h. Bauteil-zu-Bauteil Variationen, und Temperaturvariationen können daher verringert oder sogar aufgehoben werden. Zusätzlich erlaubt die Verwendung von M Prozess- und Temperaturvariationen von M _dP zu verringern beispielsweise durch Variationen in Itan, wodurch insgesamt ein LCMFB-OPA mit wesentlich geringeren Variationen gefertigt werden kann Mit dem vorgeschlagenen Operationsverstärker können ferner Temperaturvariationen, d.h. zeitliche Veränderungen eines Bauteiles, während des Betriebes des Operationsverstärkers mittels der vorgeschlagenen Schaltung reduziert werden. Insbesondere können mit dem vorgeschlagenen Operationsverstärker Veränderungen des Widerstandes und/oder Veränderungen der Temperatur eines Bauteils kompensiert, insbesondere reduziert, werden. Ferner kann der vorgeschlagene Operationsverstärker als Niedrig-Leistung- Operationsverstärker designt sein.

Bevorzugt ist ein Steueranschluss des ersten Transistors M _reg mit einem Senkenanschluss des dritten Transistors M _M gekoppelt und ein Quellenanschluss des dritten Transistors MM ist mit dem Stromquellen-Widerstand R _taii gekoppelt. Ein Stromfluss durch den dritten Transistor MM basiert auf derselben Quelle wie der Referenzstrom l _ref und kann daher dieselben Schwankungen aufweisen. Der Strom durch den dritten Transistor MM Kann sich durch den Strom durch den ersten Transistor M _re g um maximal einen Teiler K unterscheiden. Gemäß vorgeschlagener Lehre wird der dritte Transistor MM daher beim Entwerfen des Operationsverstärkers geeignet konfiguriert, damit bei einem späteren Betrieb des Operationsverstärkers Temperatur- und/oder Prozess-Variationen möglichst gering ausfallen. Der dritte Transistor MM fungiert dabei als Niveau-Verschieber (level- shifter). Der Index Ivl steht als Akronym für „level“.

Ferner bevorzugt sind die Steuerspannung des ersten Transistors M _re g und die über dem Stromquellen-Widerstand R _taii anliegende Spannung derart in einer vorgegebenen Relation zueinander ausgewählt, dass die Steuerspannung des ersten Transistors M _reg und die über dem Stromquellen-Widerstand R _ta n anliegende Spannung gleich sind oder sich um eine Gate-Source-Spannung des dritten Transistors MM unterscheiden. Vorliegend werden die englische und die deutsche Nomenklatur der Anschlüsse eines Transistors verwendet, wobei bekannterweise ein Gateanschluss ein Steueranschluss, ein Drainanschluss ein Senkenanschluss und ein Sourceanschluss ein Quellenanchluss ist. Bevorzugt ist der dritte Transistor M _M mit dem ersten Transistor M _re g und dem Stromquellen-Widerstand R _taii gekoppelt, um einen Spannungsabfall über den Stromquellen- Widerstand R _taii zu kontrollieren und/oder um eine Temperaturveränderung anderer Bauelemente, insbesondere des ersten Transistors M _re g, des Operationsverstärkers zu kompensieren. Der Begriff „kompensieren“ ist vorliegend derart zu verstehen, dass die einzelnen Bauteile des Operationsverstärkers derart miteinander verbunden sind und derart hinsichtlich ihrer Betriebsparameter ausgewählt sind, dass ein mögliches geringer Einfluss von Temperatur- und/oder Prozessvariationen während eines Betriebes des Operationsverstärkers resultieren. Hierdurch kann ein möglichst in Hinblick auf Temperatur- und/oder Prozessvariationen stabiler Betrieb des Operationsverstärkers bereitgestellt werden.. Bekannterweise ist eine Strom-zu-Spannungs-Charakteristik gm der Eingangstransistoren des Operationsverstärkers proportional zum Kehrwert der Temperatur T, d.h. gm ist antiproportional zur Temperatur T. Bei Temperaturschwankungen kann daher auch die Strom-zu-Spannungs-Charakteristik gm schwanken.

DerTail-Strom I _t aii des symmetrischen differentiellen Verstärkers ist durch den Stromfluss durch die Laststrecke des zweiten Transistors M _ca sc bestimmt. Insbesondere ist derTail- Strom I _taii des symmetrischen differentiellen Verstärkers gleich dem Stromfluss durch die Laststrecke des zweiten Transistors M _ca sc. Die vorgeschlagene Verschaltung der Bauteile zu einander kann daher die Stabilität in Hinblick auf Temperatur- und/oder Prozessvariationen des Operationsverstärkers positiv beeinflussen.

Bevorzugt ist der Operationsverstärker derart ausgebildet, dass zumindest ein Teil des durch den Stromquellenwiderstand R _taii fließenden Stroms durch die Laststrecke des dritten Transistors M _M fließt oder wobei zumindest der vorgegebene Referenzstrom l _ref durch die Laststrecke des dritten Transistors MM fließt. Eine Konfiguration des dritten Transistors MM hinsichtlich eines geeigneten Matchings mit den anderen Bauteilen kann bewirken, dass Temperatur- und/oder Prozess-Variationen während des Betriebes des Operationsverstärkers möglichst gering ausfallen.

Bevorzugt weist die lokale Gleichtakt-Rückkopplungs-Schaltung mindestens zwei Widerstände RLCMFB auf. Dies hat den Vorteil, dass ein einstufiger Operationsverstärker mittels der LCMFB Schaltung einfach zu einem Operationsverstärker mit annäherungsweise zweistufigen Konzept umfunktioniert werden kann. Ferner bevorzugt sind die zwei Widerstände RLCIVIFB vom gleichen Typ, d.h. von gleicher Art und Weise. Es ist denkbar, dass auch die Widerstandswerte gleich sind. Es ist aber auch denkbar, dass sich die Widerstandswerte der zwei Widerstände RLCMFB unterscheiden.

Bevorzugt ist der vorgeschlagene Operationsverstärker derart ausgebildet, dass der Stromquellen-Widerstand Rtaii von einem gleichen Typ wie die Widerstände RLCMFB der lokalen Gleichtakt-Rückkopplungs-Schaltung gewählt ist. Der Begriff „vom gleichen Typ“ bedeutet vorliegend, dass der Stromquellen-Widerstand Rtaii zu den Widerständen RLCMFB der lokalen Gleichtakt-Rückkopplungs-Schaltung (RLCMFB-Schaltung) gleiche Temperaturkoeffizienten und/oder gleiche Prozessvariationen und/oder gleiche Ausrichtungen bei der geometrischen Gestaltung des Operationsverstärkers aufweisen. Die geometrische Gestaltung der Wiederstände ist in der Fachwelt auch unter „matching“ bekannt, wie dies bereits beschrieben wurde.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist bei dem vorgeschlagenen Operationsverstärker der symmetrische differentielle Verstärker durch einen normalen Operationsverstärker ersetzt. Die hierin beschriebenen technischen Effekte wurden auch bei Verwendung eines normalen Operationsverstärkers gefunden. Auf die Ausführungen mit einem symmetrischen differentiellen Verstärker wird an dieser Stelle Bezug genommen und nicht noch einmal im Detail wiederholt.

Ein weiterer Aspekt der vorgeschlagenen Lehre umfasst ein Verfahren zum Betreiben eines Operationsverstärkers, insbesondere einem soeben beschriebenen Operationsverstärkers, wobei das Verfahren umfasst:

Bereitstellen eines symmetrischen differentiellen Verstärkers, einer Gleichtakt- Rückkopplungs-Schaltung (oder auch LCMFB-Schaltung genannt) und einer Tail- Stromquellenschaltung. Gemäß der hierin vorgeschlagenen Lehre ist die Tail- Stromquellenschaltung durch eine regulierte Kaskode, insbesondere mit Niveauverschiebung (level-shift), gegeben. Das Verfahren umfasst ferner ein Koppeln der lokalen Gleichtakt-Rückkopplungs-Schaltung (LCMFB-Schaltung) mit dem symmetrischen differentiellen Verstärker; und ein Koppeln der Tail-Stromquellenschaltung mit der lokalen Gleichtakt-Rückkopplungs-Schaltung (LCMFB-Schaltung). Bevorzugt umfasst die Tail- Stromquellenschaltung zumindest einen ersten Transistor M _re g und einen zweiten Transistor Mcasc und einen Stromquellen-Widerstand Rtaii, wobei die Tail-Stromquellenschaltung ausgelegt ist, eine Steuerspannung des ersten Transistors M _reg unter Verwendung des zweiten Transistors M _cas c so einzuregeln oder einzustellen, dass durch eine Laststrecke des ersten Transistors M _reg ein vorgegebener Referenzstrom Iref fließt. Hierzu können die Wiederstände der lokalen Gleichtakt-Rückkopplungs-Schaltung und der Tail- Stromquellenschaltung ein entsprechendes „matching“ aufweisen. Ein Steueranschluss bzw. ein Gate-Anschluss des zweiten Transistors M _C asc ist mit einem Senkenanschluss bzw. einem Drain-Anschluss des ersten Transistors M _reg gekoppelt, und ein Quellenanschluss bzw. ein Source-Anschluss des zweiten Transistors M _C asc ist mit dem Stromquellen-Widerstand Rtaii gekoppelt. Die Steuerspannung des ersten Transistors M _reg und eine über dem Stromquellen-Widerstand Rtaii anliegende Spannung sind miteinander korreliert, wobei ein Tail-Strom l _ta ii des symmetrischen differentiellen Verstärkers auf einem Stromfluss durch eine Laststrecke bzw. einem Drain-Source-Pfad des zweiten Transistors M _ca sc basiert, und wobei der Stromfluss durch die Laststrecke des zweiten Transistors M _ca sc] auf einem Stromfluss durch den Stromquellen-Widerstand Rtaii basiert. Die Tail- Stromquellenschaltung umfasst ferner einen dritten Transistor MM zwischen dem Strom- Quellenwiderstand R _taii und dem Steueranschluss des ersten Transistors M _reg , wobei das Verfahren den Schritt umfasst: Verringern eines Spannungsabfalles über den Strom- Quellenwiderstand Rtaii. Dadurch, dass ein verbessertes Matching der Bauteile zueinander gewählt wird, insbesondere des Stromquellen-Widerstands Rtaii und des Widerstands R _LCMFß der lokalen Gleichtakt-Rückkopplungs-Schaltung, und ein dritter Transistor MM in der vorgeschlagenen Schaltung umfasst ist, können bei einem Betrieb des vorgeschlagenen Operationsverstärkers dazu führen, dass Temperatur- und/oder Prozessvariationen kompensieren, insbesondere reduziert bzw. beschränkt, werden. Vorliegend wird auf die Beschreibung des Operationsverstärkers und dessen Vorzüge Bezug genommen. Diese Beschreibung kann entsprechend auf das hierin offenbarte Verfahren übernommen werden und wird nicht noch einmal in Bezug auf das Verfahren im Detail wiederholt.

Bevorzugt wird bei dem vorgeschlagenen Verfahren ein Arbeitspunkt des dritten Transistors MM derart gewählt, dass eine Temperaturabhängigkeit des Stromquellenwiderstands R _taii während eines Betriebes des Operationsverstärkers kompensiert wird. Ein Strom, welcher durch den dritten Transistors MM fließt, entspringt derselben Stromquelle wie der Referenzstrom l _ref , wodurch bei beiden Strömen die gleichen Variationen auftreten können. Der Strom, welcher durch den dritten Transistor MM fließt, kann sich jedoch um einen Teiler K von dem Strom unterscheiden, der durch den ersten Transistor M _reg fließt. Eine Konfiguration des dritten Transistors MM kann während einer Gestaltung des vorgeschlagenen Operationsverstärkers erfolgen, sodass der dritte Transistor MM und der erste Transistor M _reg gleiche Temperatur- und/oder Prozess-Variationen zeigen. Der erste Transistor M _reg wird bevorzugt im sogenannten Sl-Modus (Sl für strong Inversion) betrieben. Im Sl-Modus sind Variationen kleiner. Da der erste Transistor M _re g Variationen eines Differential-Transistors M _dP verstärken kann, wird bevorzugt der Sl-Modus gewählt. Hierdurch können Variationen möglichst gering gehalten werden. Beispielsweise wird bei einem symmetrischen Operationsverstärker OPA der Widerstand Rtaii eingeführt, um Temperatur- und Prozessvariationen des Widerstands RLCMFB ZU kompensieren. Ferner wird beispielsweise der Transistor MM eingeführt, um die Tansistoren M _reg und Md zu kompensieren und/oder um den Spannungsabfall über Ron gering zu halten. Ferner kann in Bezug auf Temperaturvariation mit M _M auch Rtaii kompensiert werden. In diesem Fall würde dann R _ta ii im Austausch M _re g bzw. Mdp kompensieren.

Bei dem vorgeschlagenen Verfahren wird bevorzugt der Stromfluss durch die Bauelemente der Tail-Stromquellenschaltung derart reguliert, dass Variationen, insbesondere Temperatur- und/oder Prozess-Variationen, der lokalen Gleichtakt-Rückkopplungs-Schaltung kompensiert werden. Insbesondere können Variationen der Widerstände RLCMFB der lokalen Gleichtakt-Rückkopplungs-Schaltung, d.h. der LCMFB-Schaltung, kompensiert werden. Der Begriff „kompensieren ist vorliegend mit reduzieren oder entgegenwirken oder verringern zu verstehen. Kompensieren soll vorliegend nicht bedeuten, dass eine Variation vollständig aufgehoben wird, auch wenn dies Prozess-bedingt der Fall sein kann.

Bevorzugt wird der Stromquellen-Widerstand R _taii derTail-Stromquellenschaltung derart gewählt wird, dass die Widerstände RLCMFB der lokalen Gleichtakt-Rückkopplungs- Schaltung kompensiert werden. Kompensieren ist im Sinne von verringert oder im Sinne von entgegenwirken zu verstehen. Eine vollständige Kompensation ist nur in Einzelfällen umsetzbar. Vielmehr werden die Variationen der Widerstände verringert bzw. reduziert. Dieses erfolgt bevorzugt in Bezug auf Temperatur- und Prozessvariationen während eines Betriebes des Operationsverstärkers. Der Begriff „derart gewählt“ bezieht sich vorliegenden auf eine Art und eine Form der Widerstände, jedoch nicht notwendigerweise auf einen Widerstandswert.

Bevorzugt wird eine Temperaturvariation des Operationsverstärkers, welche durch einen Betriebszustand eines Differential-Transistors Md _P hervorgerufen wird, durch Regulieren eines Betriebszustandes des dritten Transistors MM kompensiert, insbesondere reduziert. Ein Betriebszustand des dritten Transistors MM in einem der Betriebsmodi Wl (weak Inversion) oder Ml (moderate Inversion) kann einen Betriebszustand des Differential- Transistors M _dp beeinflussen. Mit dem vorgeschlagenen Verfahren wird bevorzugt eine Temperaturvariation und/oder eine Prozessvariation des Operationsverstärkers, welche durch einen Betriebszustand des ersten Transistors M _reg hervorgerufen wird, durch eine Auswahl, in welchem Betriebezustand der dritte Transistors MM betrieben wird, kompensiert wird. Bei Temperaturvariationen ist sogar Überkompensation möglich aufgrund unterschiedlicher Zustände des ersten Transistors M _reg in dem Betriebsmodus Sl bzw. von dem dritten Transitor M _M in dem Betriebsmodus Wl.

Generell können die Betriebszustände oder Betriebsmodi oder Betriebsbereiche von Transistoren, welche in Zusammenhang mit den hierin beschriebenen Schaltungen beschrieben sind, in drei unterteilt werden, nämlich in Wl (weak Inversion), Ml (moderate Inversion und Sl (strong Inversion). Wird eine Schaltung im Betriebsmodus Wl, einem Unter-Sollwert-Betrieb (subthreshold-Betrieb) betrieben, gilt für das Verhältnis aus der Strom-zu-Spannung Charakteristik gm zu dem Strom Id: gm/Id > 10.

Wird eine Schaltung im Betriebsmodus Ml, einem Sollwert-Betrieb (threshold-Betrieb) betrieben, gilt für das Verhältnis aus der Strom-zu-Spannung Charakteristik gm zu dem Strom Id: gm/Id ~ 10.

Wird eine Schaltung im Betriebsmodus Sl, einem Über-Sollwert-Betrieb (superthreshold- Betrieb) betrieben, gilt für das Verhältnis aus der Strom-zu-Spannung Charakteristik gm zu dem Strom Id: gm/Id < 10.

Generell gibt das Verhältnis gm/Id ein Maß für eine Effektivität eines Transistors an. Temperaturänderungen oder Temperaturvariationen können die Strom-zu-Spannung Charakteristik gm einer Schaltung verändern. Eine solche Veränderung kann stark von dem gewählten Betriebsmodus (Wl, Ml oder Sl) abhängen, insbesondere ist im Betriebsmodus Sl ein geringe Abhängigkeit von Temperaturänderungen zu finden, während im Betriebsmodus Wl eine große Abhängigkeit zwischen einer Temperaturänderung und der Strom-zu- Spannung Charakteristik gm zu finden ist. In diesem Fall ist die Größe gm proportional zur Wurzel aus Id.

Bevorzugt wird das vorgeschlagene Verfahren mit einem hierin beschriebenen Operationsverstärker betrieben. Die Beschreibung der einzelnen Merkmale zum Operationsverstärker kann daher auf ein Verfahren zum Betreiben des Operationsverstärkers angewendet werden und umgekehrt. Wie hierin beschrieben weist die Tail-Stromquellenschaltung den dritten Transistor MM auf, um einen Spannungsabfall über den Stromquellen-Widerstand R _ta « zu kontrollieren und/oder um eine Temperaturveränderung anderer Elemente des Operationsverstärkers zu kompensieren. Der dritten Transistor M _M erfüllt demnach eine Doppelfunktion.

Dadurch, dass über den dritten Transistor MM der Spannungsabfall über den Stromquellen-Widerstand Rtaii kontrollierbar ist bzw. kontrolliert werden kann, kann der Stromquellen-Widerstand Rtaii zu kleineren Widerstandwerten verschoben werden. Hierdurch wiederum kann der Arbeitsbereich des Operationsverstärkers vergrößert werden. Dadurch, dass auch Temperaturvariationen anderer Bauteile des Operationsverstärkers mittels des dritten Transistors M kompensierbar sind, weist der vorgeschlagene Operationsverstärker eine verbesserte Stabilität hinsichtlich möglicher auftretender Temperatur- und/oder Prozessvariationen auf. Insbesondere können Temperaturvariationen reduziert werden, wodurch die Strom-zu-Spannungs-Charakteristik gm der Eingangstransistoren des Operationsverstärkers weniger schwankt und damit verbessert werden kann. Wie bereits beschrieben ist die Strom-zu-Spannungs-Charakteristik gm proportional zum Kehrwert der Temperatur T. Ferner können die Parameter GBW und OLG zum vorgeschlagenen Operationsverstärker verbessert werden. Das Verstärkung-Bandbreite-Produkt (GBW) ist ein Kennwert von Operationsverstärkern. Aus diesem vereinheitlichten Kennwert, der die Bandbreite bei einer Verstärkung von 1 bei offener Schleife charakterisiert, kann die Verstärkung bei bestimmten Frequenzen errechnet werden. Der Parameter OLG beschreibt die Verstärkung bei offener Schleife bei einer Frequenz von 0 Hz.

Jeder der beiden Widerstände der LCMFB Schaltung bzw. der lokalen Gleichtakt- Rückkopplungs-Schaltung ist zwischen dem gemeinsamen Ausgang der beiden Transistoren und einem Drain-Anschluss eines der beiden Transistoren geschaltet. Hierdurch kann ein Stromfluss zwischen dem Drain-Anschluss und einem Source-Anschluss des jeweiligen Transistors durch eine geeignete Wahl des dem entsprechenden Transistors zugeordneten Widerstands beeinflusst werden. Beispielsweise kann ein maximaler Strom am Ausgang des Operationsverstärkers, welcher durch die LCMFB Schaltung zu einem zweistufigen Operationsverstärker umfunktioniert ist, betragsmäßig größer ausfallen.

Es ist denkbar, die Widerstände der LCMFB-Schaltung durch Transistoren zu ersetzen. In diesem Fall sind für die durch Transistoren ersetzten Widerstände zusätzliche stabile Biasschaltungen vorzusehen. Insbesondere eine Transistorgate-Ansteuerung bedürfte einer zusätzlichen Schaltung. Die Biaschaltung würde dann dazu dienen, eine Mindesteingangsspannung an dem entsprechenden Transistor vorzugeben. Auch wenn die Linearität hierdurch reduziert wird, kann eine Stabilität hinsichtlich der Temperatur- und/oder Prozessvariationen des Operationsverstärkers dennoch verbessert werden.

Ein wesentlicher Aspekt der vorliegenden Erfindung kann zusammenfassend darin gesehen werden, dass ein Operationsverstärker und ein Betrieb eines solchen Operationsverstärkers vorgeschlagen wird, welcher die Variationen des Widerstandes und/oder die Variationen der Temperatur des gesamten Operationsverstärkers (OPAs) verringert. Insbesondere kann der vorgeschlagene Operationsverstärker in einem der Betriebsmodi Sl (strong Inversion), Wl (weak Inversion) oder Ml (moderate Inversion) betrieben werden.

Die Stabilität des vorgeschlagenen OPAs ist verbessert. Diese geschieht ausgehend von einem einstufigen Operationsverstärker, welcher mittels der LCMFB-Schaltung (Gleicht- akt-Rückkopplungs-Schaltung) zu einem Operationsverstärker mit näherungsweise zweistufigen Konzept modifiziert ist. Außerdem wird der Stromspiegel einer Stromreferenz des Operationsverstärkers durch eine regulierte Kaskode (Tail-Stromquellenschaltung) mit einem Kaskoden-Widerstand ersetzt. Der vorgeschlagene Operationsverstärker ist somit eine verbesserte Weiterbildung der aus dem Stand der Technik bekannten Operationsverstärker, dessen Betrieb eine verbessertes Variationsverhalten des Operationsverstärkers zeigt.

Es versteht sich von selbst, dass zum Ausfuhren des Verfahrens ein zuvor beschriebener Operationsverstärker verwendet werden kann bzw. verwendet wird. Auch auf die bereits erfolgte Beschreibung des Operationsverstärkers wird an dieser Stelle Bezug genommen und wurde nicht noch einmal in Verbindung mit dem Verfahren im Detail vollständig wiederholt.

Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Lehre werden nachfolgend im Zusammenhang mit den beigefügten Figuren beschrieben. Es versteht sich von selbst, dass die beschriebenen Ausführungsformen den Umfang der hierin beschriebenen Lehre nicht limitieren. Es zeigen:

Fig. 1 eine Schaltung einer Stromquelle mit einem Stromspiegel,

Fig. 2 eine Schaltung einer Stromquelle eines Operationsverstärkers, der mit einem Tail-Widerstand gekoppelt ist, Fig. 3 eine Schaltung einer Stromquelle mit einer regulierten Kaskode,

Fig. 4 eine Schaltung einer vorgeschlagenen zu nutzenden regulierten Kaskode

(Tail-Stromquellenschaltung) mit einem Niveau-Versatz gemäß zwei Varianten A (Fig. 4A) und B (Fig. 4B),

Fig. 5 eine Schaltungen eines Differentialpaares,

Fig. 6 eine Schaltung eines Operationsverstärkers,

Fig. 7 eine Überlagerung der normierten GBW-Kennwerte (Verstärkung-

Bandbreite-Produkt = GBW) zu verschiedenen Schaltungen sowie GBW- Kennwerte eines vorgeschlagenen Operationsverstärkers,

Fig. 8 einen überlagerten Verlauf eines OLG (Open loop gain=gm ^* Rout) für verschiedene Stromquellen-Schaltungen und einem Differential-Paar,

Fig. 9 eine Überlagerung von GBW-Kennwerten für verschiedene Stromquellen-

Schaltungen und einem Differential-Paares,

Fig. 10 eine Überlagerung von GBW-Kennwerten für verschiedene Schaltungen eines symmetrischen Operationsverstärkers mit verschiedenen Stromquellenschaltungen,

Fig. 11 einen überlagerten Verlauf eines OLG (Open loop gain= gm _dP *gm _drive *R _LCMFB *Rout für verschiedene Schaltungen eines symmetrischen Operationsverstärkers mit verschiedenen Stromquellenschaltungen, und

Fig. 12 Verfahren zum Betreiben eines vorgeschlagenen Operationsverstärkers.

Das Prinzip der hierin offenbarten Lehre wird anhand möglicher Ausführungsbeispiele nachfolgend näher verdeutlicht, wobei die ausführliche Beschreibung einzelner Ausführungsbeispiele keine Beschränkung der hierin beschriebenen Lehre darstellt. Vorteile der vorgeschlagene modifizierten Operationsverstärker werden im Folgenden in Zusammenschau der Figuren 1 bis 12 beschrieben. Die Figuren 1 bis 3 und 5 zeigen hierbei aus dem Stand der Technik bekannte Schaltungen, welche bei Operationsverstärkern Anwendung finden können. Die Figuren 4 a-b zeigen regulierte Kaskoden mit Niveauverschiebung, welche im vorgeschlagenen Operationsverstärker gemäß Fig. 6 angewendet werden können. Die Figur 6 zeigt in Zusammenschau mit den Figuren 4 und 5 mögliche vorgeschlagene Schaltungen des Operationsverstärkers, und die Fig. 7 zeigt ermittelte GWB-Kennwerte des vorgeschlagenen Operationsverstärkers im Vergleich zu aus dem Stand der Technik bekannten Schaltungen für Operationsverstärker. Die Figuren 8 und 9 zeigen OLG und GWB Kennlinien für ein Differentialpaar, während die Figuren 10 und 11 OLG und GWB Kennlinien für einen symmetrischen differentiellen Operationsverstärker zeigen. In Zusammenschau der Figuren 1 bis 11 wird die Bedeutung der hierin beschriebenen technischen Lehre ersichtlich. In Fig. 12 ist ein Verfahren zum Betreiben des vorgeschlagenen Operationsverstärkers beschrieben.

Das Prinzip der hierin offenbarten Lehre wird bevorzugt für einen symmetrischen Operationsverstärker beschrieben. Für einen Fachmann ist es jedoch naheliegend, dass das hierin beschrieben Prinzip auch auf normale Operationsverstärker anwendbar ist.

Denn durch den simplen Einsatz der Schaltung gemäß Fig.4 können beispielsweise auch die Variationen des OLGs der Schaltung von Fig. 5 verbessert werden. Bei dem Parameter GBW werden die Variationen beim normalen Operationsverstärker nicht wesentlich schlechter. Bei Verwendung eines OPA mit einer LCMFB-Schaltung jedoch werden durch die LCMFB Schaltung die Parameter GBW, OLG, SR etc. extrem verbessert, so dass bei diesen Verstärkern ein technischer Nutzen durch Anwenden der hierin beschriebenen Lehre hervorgeht.

Fig. 1 zeigt einen Aufbau einer Schaltung eines Stromspiegels 10. Der Stromspeigel 10 umfasst zwei Transistoren 12. Die Steueranschlüsse der Transistoren 12 sind mit einer Referenzstromquelle 14 gekoppelt, welche einen Referenzstrom l _ref bereitstellt. Ein Senkenanschluss eines der beiden Transistoren 12 ist mit einer Tail-Stromquelle gekoppelt, wobei durch die Tail-Stromquellenschaltung 140 gemäß Fig. 1 ein Tail-Strom l _ta ii und ein Referenzstrom l _ref fliesst.

Fig. 2 zeigt eine Tail-Stromquellenschaltung 140, welche als ein symmetrischer Operationsverstärker 120 mit einer Referenzstromquelle 14 ausgebildet ist. An Eingängen des Operationsverstärkers 120 eine Referenzspannung V _ref und einen Referenzstrom l _ref be- reitstellt. Die Schaltung gemäß Fig. 2 weist einen Tail-Widerstand R _t aii auf, welcher mit einer Kontrollschleife 50 gekoppelt ist. Über die Kontrollschleife 50 sind der Operationsverstärker 120 und ein Transistor 12 gekoppelt. Ein Quellenanschluss des Transistors 12 ist mit einem Eingang des Operationsverstärkers verbunden und ein Ausgang des Operationsverstärkers 120 ist mit einem Steueranschluss des Transistors 12 verbunden. Ferner ist die Tail-Stromquellenschaltung 140 mit einem Senkenanschluss des Transistors 12 verbunden. Mit der Schaltung gemäß Fig. 2 können Prozessvariationen des Widerstandes kompensiert werden.

Fig. 3 zeigt eine Schaltung einer Tail-Stromquellenschaltung 140, welche als regulierte Kaskode ausgebildet ist. Die Tail-Stromquellenschaltung 140 gemäß Fig. 3 weist zumindest einem ersten Transistor M _reg und einem zweiten Transistor M _caS c und einen Stromquellen-Widerstand R _taii auf. Die Tail-Stromquellenschaltung 140 ist ausgelegt, eine Steuerspannung des ersten Transistors M _re g unter Verwendung des zweiten Transistors M _caS c so einzuregeln, dass durch eine Laststrecke des ersten Transistors M _re g ein vorgegebener Referenzstrom l _ref fließt. Dazu ist ein Steueranschluss bzw. ein Gate-Anschluss des zweiten Transistors M _caS c mit einem Senkenanschluss bzw. Drain-Anschluss des ersten Transistors M _r eg gekoppelt ist, und ein Quellenanschluss bzw. Source-Anschluss des zweiten Transistors M _caS c mit dem Stromquellen-Widerstand R _taii gekoppelt ist. Eine Steuerspannung des ersten Transistors M _reg und eine über dem Stromquellen-Widerstand R _taii anliegende Spannung sind miteinander korreliert; wobei ein Tail-Strom l _ta n des Differenzverstärkers auf einem Stromfluss durch eine Laststrecke, beispielsweise einem Drain- Source-Pfad, des zweiten Transistors M _ca sc basiert. Ein Stromfluss durch die Laststrecke des zweiten Transistors M _casc basiert auf einem Stromfluss durch den Stromquellen- Widerstand Rtaii.

Die Figs. 4A und 4B zeigen jeweils ein Beispiel einer Tail-Stromquellenschaltung 140, welche als regulierte Kaskode mit einer Niveauverschiebung ausgebildet ist. Im Unterschied zu der in Fig. 3 gezeigten Tail-Stromquellenschaltung umfassen die Tail- Stromquellenschaltung der Fig. 4A und 4B jeweils einen dritten Transistor MM zwischen dem Strom-Quellenwiderstand R _taii und dem Steueranschluss des ersten Transistors M _reg . Hierdurch kann einem Spannungsabfall über den Strom-Quellenwiderstand Rtaii entgegengewirkt werden. Insbesondere kann der Spannungsabfall verringert werden. Wie in Fig. 4A angedeutet fliesst durch den Strom-Quellenwiderstand Rtaii ein Strom, welcher einer Summe aus dem Referenzstrom l _ref eine Referenzstromquelle einem Tail-Strom Itaii einer Tail-Stromquelle entspricht. Den Figs. 4A und 4B ist zu entnehmen, dass der Sen- kenanschluss des zweiten Transistors M _caS c jeweils mit der Tailstromquelle gekoppelt ist, sodass der Tail-Strom Itail durch den zweiten Transistor M _ca sc fliesst. Ferner ist diesen Figs. Zu entnehmen, dass der der Senkenanschluss des ersten und dritten Transistors Mr _eg und MM jeweils mit einer Referenzstromquelle gekoppelt ist, welche einen Referenzstrom Iref oder k ^* l _ref bereitstellt, wobei k eine reelle Zahl sein kann.

Die Figs 4A, B zeigen jeweils Tail-Stromquellenschaltungen 140, welche die Prozessvariationen wenigstens teilweise kompensieren, wenn die Tail-Stromquelle in einem gewöhnlichen Operationsverstärker durch eine andere vorgeschlagene Strom einspeisende Tail- Stromquellenschaltung 140 gemäß den Figs 4 A, B ersetzt wird.

Fig. 5 zeigt eine Schaltung eines Operationsverstärkers in Form eines Differentialpaares 150. Differentialpaare werden oftmals für einen Betriebsmodus Ml dimensioniert. Jedoch kann ein Differential in sog. „low power“ Anwendungen im Betriebsmodus Wl betrieben werden. Die Schaltung gemäß Fig. 5 umfasst zwei Differential-Transistoren Md _P , welche miteinander und mit einer lokalen Gleichtakt-Rückkopplungs-Schaltung (LCMFB- Schaltung) 120 sowie einer Tail-Stromschaltung 140 gekoppelt sind. Ferner weist die Schaltung gemäß Fig. 5 zwei Spannungseingänge V _in , _p und V _in , _n sowie zwei Spannungsausgänge Vout, n und Vout, p auf.

Fig. 6 zeigt einen vorgeschiagenen Operationsverstärker in Form eines symmetrischen differentiellen Verstärkers 100. Der Operationsverstärker umfasst eine lokale Gleichtakt- Rückkopplungs-Schaltung 120 und eine Tail-Stromquellenschaltung 140. Die Schaltung gemäß Fig. 6 kann beispielsweise als Zusammenfügung der Schaltungen gemäß den Figs. 5 und 4A oder 4B gesehen werden, wobei die Ausgänge V _{out, P} und V _{out, n} des Operationsverstärkers an einer anderen Position vorgesehen sind. Zudem umfasst der Operationsverstärker gemäß Fig. 6 vier weitere Transistoren M _d rive und M _out sowie zwei weitere Widerstände RCM. Die weiteren Transistoren und Widerstände des Operationsverstärkers können Grundlage auftretender Temperatur- und/oder Prozessvariationen sein, welche jedoch mittels einer Tail-Stromquellenschaltung 140 nach einer der Figuren 4A oder 4B in Verbindung mit einer Verwendung einer Gleichtakt-Rückkopplungsschaltung 120 verringert oder in Sinne der vorliegenden Offenbarung kompensiert werden können. Es versteht sich von selbst, dass Temperatur- und/oder Prozessvariationen des Operationsverstärkers auftreten können. In den Figs. 7 bis 11 sind die gezeigten berechneten GBW-Kennwerte bzw. OLG- Kennwerte jeweils für eine Temperatur von Tmi _n =- 40°C bzw. T _max =+ 120°C und für einen maximalen Gesamtwiderstand Rmax bzw. minimalen Gesamtwiderstand Rmindargestellt.

Die Widerstände Rmax, R _{min S} ind durch den Hersteller eines Chip, mit welchem die jeweilige Schaltung implementiert ist, vorgegeben Die Widerstände Rmax, Rmin sind ferner prozessabhängige Werte. Wird beispielsweise in einer Simulation der Prozess SLOW angegeben, wird der Widerstandswert entsprechend der Vorgaben gesetzt. Die Graphen in den Figs. 7 bis 11 Sind folglich für die Werte {Tmin, Rmin}, {Tmln, Rmax}, {Tmax, Rmin} Und {Tmax, Rmax} gezeigt, wie dies in den Zeichnungen skizziert ist. Die bestimmten GBW-Kennwerte bzw. OLG-Kennwerte für die vorgegebenen Werte {Tmin, Rmin} sind auf der x-Achse bei [0.0, 4.0[ gezeigt, für die Werte {Tmin, Rmax} bei [4.0 ,8.0[,für die Werte {T _ma x, Rmin} bei [8.0, 12.0[ und für die Werte {Tmax, Rmax} bei [12.0, 16.0] (vgl. Tabelle 1). Temperaturen zwischen der minimalen Temperatur T _mi n und der maximalen Temperatur Tmax sowie Widerstände zwischen dem minimalen Widerstand R _min und dem maximalen Widerstand R _ma x entsprechen möglichen Variationen der Temperatur bzw. des Widerstandes, wie sie bei einem Betrieb eines Operationsverstärkers auftreten können. Ferner kann das in den Figs. 7 bis 11 gezeigte Signal von einer Restwelligkeit beeinflusst sein, welche durch die Transistoren des Operationsverstärkers hervorgerufen ist. In der nachfolgenden Tabelle 1 sind die Bedingungen, unter welchen die einzelnen ermittelten Werte, wie diese in den Figs. 7 bis 11 gezeigt sind, bestimmt wurden, zusammengefasst. Die Abkürzung FF, steht für Fast-Fast, SS für Slow-Slow, SF für Slow-Fast und FS für Fast-Slow. Generell steht S für Slow und F für Fast.

Tabelle 1

Die in Fig. 7 gezeigte Kurve 81 zeigt die ermittelten und normierten GBW-Kennwerte eines symmetrischen Operationsverstärkers ohne LCMFB Schaltung (Schaltung nicht dargestellt). Die y-Achse der Fig. 7 zeigt eine Abweichung des GBW in Prozent vom nominalen Wert ermittelt bei einer Temperatur von 27°C. Es ist in Kurve 81 zu erkennen, dass sich die normierten GBW-Kennwerte bei T _min zwischen 0 und -5 bewegen, während sich die GBW-Kennwerte für T _max zwischen -20 und -25 bewegen. Die Prozessvariationen bei einem gewöhnlichen Operationsverstärkers ohne LCMFB Schaltung sind also proportional zu ± 15 Die Kurve 81 wurde ohne Temperatureinfluss ermittelt. Einen Temperatureinfluss würde eine Stromversorgung jedoch aufweisen.

Die in Fig. 7 gezeigte Kurve 72 zeigt die ermittelten und normierten GBW-Kennwerte eines Operationsverstärkers mit LCMFB Schaltung, wie dieser beispielsweise in Fig. 6 gezeigt ist. Der Operationsverstärker umfasst jedoch keine Tail-Stromquellenschaltung. Es ist in Kurve 72 zu erkennen, dass sich die normierten GBW-Kennwerte bei T _min zwischen 0 und 50 bewegen, während sich die GBW-Kennwerte für T _ma x zwischen 0 und -40 bewegen. Die Prozessvariationen bei einem Operationsverstärkers mit LCMFB Schaltung, aber ohne Tail-Stromquellenschaltung sind also proportional zu ± 50%. Die LCMFB Schaltung arbeitet demnach ohne Kompensation der Prozessvariationen. Bei einem Operationsverstärker 100 mit LCMFB Schaltung 120 schwanken alle Komponenten, wobei der Widerstand bzw. die Widerstände RLCMFB der LCMFB Schaltung für etwa die Hälfte der Prozessschwankungen verantwortlich ist/sind. Ein Großteil der Prozessvariationen bzw. der Schwankungen lässt sich auf eine Temperaturentwicklung im Operationsverstärker zurückführen.

Die in Fig. 7 ermittelten und normierten GBW-Kennwerte 71, 72 der Operationsverstärker sind ferner in überlagerter Darstellung mit ermittelten und normierten GBW-Kennwerten 73, 74 der vorgeschlagenen Operationsverstärkern, welche jeweils eine LCMFB- Schaltung und eine vorgeschlagene Tail-Stromquellenschaltung umfassen, gezeigt. Die Kennwerte der Kurve 71 wurden mit einem Widerstand RLCMFB gleich 0 und getrennten Gateansteuerungen von Mi _oa d, d.h. eines üblichen symmetrischen Verstärkers wie er in Sansen, 2008, „Analog design essentials“ beschrieben wird, und die Kennwerte der Kurve 72 wurden mit einem Widerstand RLCMFB ungleich 0 aufgenommen. Die Werte in Fig. 7, mit denen die Kurven 73 und 74 bestimmt wurden, zeigen die ermittelten und normierten GBW-Kennwerte eines Operationsverstärkers unter Verwendung einer der Schaltungen gemäß Fig. 6 mit den Stromquellenschaltungen aus Fig. 2 bzw. 4. Die Kurve 73 zeigt die GBW-Kennwerte eines Operationsverstärkers mit LCMFB Schaltung, bei welchem ein Stromspiegel der Tail-Stromquelle durch einen Widerstand Rtaii und eine Kontrollschleife 50 gemäß Fig. 2 ersetzt wurde. Kurve 74 zeigt die GBW-Kennwerte des vorgeschlagenen Operationsverstärkers mit LCMFB Schaltung, bei welchem der Stromspiegel der Tail- Stromquelle durch eine regulierte Kaskode mit Kaskoden-Widerstand Rtaii ersetzt wurde, wobei die Kaskode oder auch Tail-Stromquellenschaltung einen ersten Transistor M _re g, einen zweiten Transistor Mcasc und einen dritten Transistor MM aufweist.

Beide Kurven 73 und 74 zeigen Prozessvariationen derselben Größenordnung, insbesondere zeigt die Kurve 74 eine Prozessvariation von ±18%. Aus dem Verlauf der Kurve 74 ist ableitbar, dass eine gute Kompensation der Prozessvariationen durch die Tail- Stromquellenschaltung erreicht werden kann. Insbesondere wird mittels der Tail- Stromquellenschaltung eine ähnlich geringe Prozessvariation erreicht wie mit der Kontrollschleife 50. Die Schwankungen bei dem vorgeschlagenen modifizierten Operationsverstärker sind hauptsächlich auf die beinahe 2-Stufigkeit der modifizierten Operationsverstärkers durch die LCMFB-Schaltung zurückzuführen.

Fig. 8 zeigt einen Vergleich von ermittelten Verläufen von OLG-Werten (Open loop gain=gm*Ro _ut ) für verschiedene Stromquellen-Schaltungen gemäß den Schaltungen aus einer der Figs. 1 bis 4 und einem Differential-Paar gemäß Fig. 5. Die OLG-Werte lassen sich durch die Relation OLG= gm*R _0Ut bestimmen, wobei gm die hierin schon beschriebene Strom-zu-Spannungs-Charakteristik ist und R _out einen Ausgangswiderstand der Schaltung beschreibt. Die in Fig. 8 dargestellten OLG Werte sind jeweils gemittelte Werte, welche gegenüber unterschiedlichen Temperaturen und Widerständen wie in Fig. 8 auf der x-Achse dargestellt ist und der Tabelle 1 entnommen werden kann, wiedergegeben sind. Die Kurve 81 in Fig. 8 gibt die OLG-Werte für ein Differentialpaar gemäß Fig. 5 mit einem Stromspiegel gemäß Fig. 1 wieder. Die Kurve 82 in Fig. 8 gibt die OLG-Werte für ein Differentialpaar gemäß Fig. 5 mit einer Stromquelle gemäß Fig. 2 wieder. Die Kurve 83 in Fig. 8 gibt die OLG-Werte für ein Differentialpaar gemäß Fig. 5 mit einer Stromquelle mit regulierter Kaskode gemäß Fig. 3 wieder. Die Kurve 84 in Fig. 8 gibt die OLG-Werte für ein Differentialpaar gemäß Fig. 5 mit einer Stromquelle mit regulierter Kaskode mit Niveau-Versatz gemäß Figs. 4 A, B wieder. Die y-Achsen der Figuren 8 bis 11 zeigen jeweils gemittelte OLG bzw. gemittelte GBW Werte, welche gemäß (OLG/OLG _n0m )-1 bzw (GWB/GWB _n0 m)-1 bestimmt wurden.

Bei den Kurven 82 bis 84 in Fig. 8 ist eine Kompensation der Widerstände RLCMFB der lokalen Gleichtakt-Rückkopplungs-Schaltung (LCMFB-Schaltung) erkennbar. Dieses ist ersichtlich, da die Werte im Vergleich zur Kurve 91 eher auf einer horizontalen Kurve liegen, als beispielsweise die Werte der Kurve 81. Eine Kompensation der Temperaturvariationen einer Grenzwertspannung des Differentialpaares V _th.dp kann nur teilweise kompensiert werden, wie aus den Kurven 82 und 83 ersichtlich. Eine sehr gute Kompensation von Temperavariationen ist hingegen bei der verwendeten Schaltung, mit welcher die Kurve

84 ermittelt wurde, möglich. Diese ist daran zu erkennen, dass von den Kurven 81 bis 84 die Kurve 84 eher auf einer horizontalen Kurve um 0 herum liegt, als die Kurven 81 bis 83. Mit anderen Worten, der Einfluss von unterschiedlichen Temperaturen und Widerständen ist über einen Bereich zwischen {Rmin, T _m } bis {Rmax, T _ma x} stabil. Der Temperatureinfluss konnte für ein Differentialpaar bzw. einen symmetrischen differentiellen Verstärker gemäß Fig. 5, welches bzw. welcher mit einer Stromquellenschaltung nach den Figs. 4A, B gekoppelt ist von ±10% auf ±3% reduziert werden.

Fig. 9 beispielsweise zeigt GBW-Kennwerte von einfachen Operationsverstärkern OPA. Die in Fig. 9 dargestellten Werte zeigen aber auch, dass selbst bei einfachen OPAs eine Verbesserung mit der vorgeschlagenen Schaltung erreicht werden kann, wie dies zu Beginn der Bildbeschreibung im Allgemeinen bereits angedeutet wurde. Im Detail zeigt Fig. 9 einen Vergleich von ermittelten Verläufen von GBW-Kennwerten (GBW=gm/C) für verschiedene Schaltungen eines Differential-Paares gemäß Fig. 5 mit verschiedenen Stromquellenschaltungen gemäß der Figs. 1 bis 4. Die GBW-Werte lassen sich durch die Relation GBW= gm/C bestimmen, wobei gm die hierin schon beschriebene Strom-zu- Spannungs-Charakteristik ist und C eine Kapazität der gesamten Schaltung beschreibt. Die Kapazität kann beispielsweise durch Ci _oad =200fF gegeben sein. Bei einem Wert von Cio _ad = 200fF wurden keine Variationen in Bezug auf Prozess und Temperatur berücksichtigt. Dieser Wert kann folglich als ideal betrachtet werden. Die in Fig. 9 dargestellten GBW Werte sind jeweils gemittelte Werte, welche gegenüber unterschiedlichen Temperaturen und Widerständen wie auf der x-Achse dargestellt ist, widergegeben sind. Die Kurve 91 in Fig. 9 gibt die GBW-Werte für ein Differentialpaar gemäß Fig. 5 mit einem Stromspiegel gemäß Fig. 1 wieder. Die Kurve 92 in Fig. 9 gibt die GBW-Werte für ein Differentialpaar gemäß Fig. 5 mit einer Stromquelle gemäß Fig. 2 wieder. Die Kurve 93 in Fig. 9 gibt die GBW-Werte für ein Differentialpaar gemäß Fig. 5 mit einer Stromquelle mit regulierter Kaskode gemäß Fig. 3 wieder. Die Kurve 94 in Fig. 9 gibt die GBW-Werte für ein Differentialpaar gemäß Fig. 5 mit einer Stromquelle mit regulierter Kaskode mit Niveau-Versatz gemäß Figs. 4 A, B wieder.

Die Kurve 93 in Fig. 9 zeigt von allen hierin wiedergegebenen Kurven die größte Prozessvariation. Die normale regulierte Kaskode verstärkt die Prozessvariationen von Md , was in Kurve 93 beispielsweise_an den kleinen Zacken zu erkennen ist, d.h. an der Streuung der ermittelten Werte, welche zu der Kurve 93 verbunden wurden. Dies bedeutet, dass auch die Temperaturvariation auch etwas verstärkt sein kann. Bei den Werten, welche Kurve 92 bilden, hingegen wird nur der zusätzliche Einfluss von R _taii ersichtlich.

Bei den Kurven 92 bis 94 schwankt der Widerstand Rtaii mit dem jeweiligen Prozess und kann nur geringfügig kompensiert werden. Bei der Kurve 94 hingegen kann eine Temperaturschwankung gut kompensiert werden. Mit anderen Worten die Kurve 94 zeigt in Summe weniger absolute Änderungen als die Werte der Kurve 91. Es wurde gefunden, dass Prozess und/oder Temperaturvariationen absolut betrachtet generell geringer aus- fallen, wenn das Differentialpaar gemäß Fig. 5 gekoppelt mit einer Stromquellenschaltung gemäß Figs. 4 A, B im Betriebsmodus Sl (strong Inversion) betrieben wird. Unabhängig davon, in welchem Betriebsmodus das Differentialpaar betrieben wird, bleibt das Verhältnis der Variationen zueinander jedoch erhalten.

Fig. 10 zeigt einen Vergleich von ermittelten Verläufen von GBW-Kennwerten für verschiedene Schaltungen gemäß der Figs. 1, 2 und 4 und für einen symmetrischen Operationsverstärker gemäß Fig. 6. Die GBW-Werte lassen sich durch die Relation GBW= gm _dp* gm _driv e*R _LCMFB /C bestimmen, wobei gm die hierin schon beschriebene Strom-zu- Spannungs-Charakteristik ist, vom Differentialpaar dp bzw. vom symmetrischen Operationsverstärker (Index „drive“), RLCMFB die Widerstände der lokalen Gleichtakt- Rückkopplungs-Schaltung und C eine Kapazität, von beispielsweise Ci _oad =200fF ist, der gesamten Schaltung beschreibt. Die in Fig. 10 dargestellten GBW Werte sind jeweils gemittelte Werte, welche gegenüber unterschiedlichen Temperaturen und Widerständen, wie auf der x-Achse dargestellt ist, widergegeben sind. Die Kurve 101 in Fig. 10 gibt die GBW-Werte für symmetrischen Operationsverstärker gemäß Fig. 6 mit einem Stromspiegel gemäß Fig. 1 wieder. Die Kurve 102 in Fig. 10 gibt die GBW-Werte für symmetrischen Operationsverstärker gemäß Fig. 6 mit einer Stromquelle gemäß Fig. 2 wieder. Die Kurve 104 in Fig. 10 gibt die GBW-Werte für symmetrischen Operationsverstärker gemäß Fig. 6mit einer Stromquelle mit regulierter Kaskode mit Niveau-Versatz gemäß Figs. 4 A, B wieder.

Aus der Figur 10 ist erkennbar, dass für die Kurve 104 eine Kompensation der Temperatur- und/oder Prozessvariationen um einen Faktor 1,83 erreicht wurde, d.h. ausgehend von ± 55% wurden diese auf ± 30% reduziert, wenn der Transistor M _dP im Wl Betriebsmodus betrieben wird. Auch wenn der Transistor M _dP im Sl Betriebsmodus betrieben wird, bleibt das Verhältnis der Kompensation der Temperatur- und/oder Prozessvariationen bestehen. Im Detail wurde in Bezug auf Temperaturvariationen festgestellt, dass bei den Werten der Kurve 104 der Transistor MM den Temperatureinfluss von grri _dP und auch teilweise von gm _d rive kompensiert, sodass eine Temperatureinfluss beinahe vollständig kompensiert ist. Ferner wurde festgestellt, dass bei den Werten der Kurven 102 bis 104 der Einfluss der Widerstände RLCMFB durch die Widerstände Rtaü kompensiert wird. In Bezug auf Prozessvariation wurde festgestellt, dass bei den Kurven 102 bis 104 der Widerstand RLCMFB kompensiert, insbesondere etwas überkompensiert, wird. Der Einfluss von gm _dri ve hingegen ist bei allen Kurven 101 bis 104 nicht kompensierbar. Es wurde festgestellt, dass Variationen generell geringer ausfallen, wenn die Transistoren M _dP im Sl- Betriebsmodus betrieben werden. Dann können die auftretenden Variationen bis zu viermal geringer ausfallen. Die Verhältnisse bleiben jedoch ähnlich. Mit anderen Worten, es kann trotzdem eine Verbesserung erreicht werden.

Fig. 11 zeigt einen Vergleich von ermittelten Verläufen von OLG-Werten (Open loop gain== gm _dp *gm _d rive ^* R _LCMFB *Rou _T ) für verschiedene Schaltungen gemäß der Figs. 1 , 2 und 4 eines symmetrischen Operationsverstärkers gemäß Fig. 6. Die OLG-Werte lassen sich durch die Relation OLG= gm _dp *gm _d rive*R _LCMFB ^* Rou _T bestimmen, wobei gm die hierin schon beschriebene Strom-zu-Spannungs-Charakteristik ist, vom Differentialpaar dp bzw. vom Ausgangstransistor M _d ri _v e (Index „drive“), und RLCMFB die Widerstände der lokalen Gleicht- akt-Rückkopplungs-Schaltung bzw. ROUT der Ausgangswiderstand gebildet von Mdrive und Mout beschreibt. Die in Fig. 11 dargestellten OLG Werte sind jeweils gemittelte Werte, welche gegenüber unterschiedlichen Temperaturen und Prozesszuständen von Widerständen und Transistoren wie in Tabelle 1 wiedergegeben und auf der x-Achse dargestellt ist, widergegeben sind. Die Kurve 111 in Fig. 11 gibt die OLG-Werte für einen symmetrischen Operationsverstärker gemäß Fig. 6 mit einem Stromspiegel gemäß Fig. 1 wieder. Die Kurve 112 in Fig. 11 gibt die OLG-Werte für einen symmetrischen Operationsverstärker gemäß Fig. 6 mit einer Stromquelle gemäß Fig. 2 wieder. Die Kurve 114 in Fig. 11 gibt die OLG-Werte für einen symmetrischen Operationsverstärker gemäß Fig. 6 mit einer Stromquelle mit regulierter Kaskode mit Niveau-Versatz gemäß Figs. 4 A, B wieder.

Die Werte der Kurve 111 zeigen Temperatur- und Prozessvariationen von ± 16 %, während die Werte der Kurve 114 nur noch Temperatur- und Prozessvariationen von ± 7 % Zeigen. Mit anderen Worten, bei Verwendung eines symmetrischen Operationsverstärkers gemäß Fig. 6 und einer Stromquellenschaltung gemäß Fig. 4 A, B können die auftretenden Variationen um einen Faktor 2,28 verbessert werden. Im Detail konnte in Bezug auf Temperaturvariationen festgestellt werden, dass bei der Schaltung, welche die Kurve 114 erzeugt, der Transistor M _M die Größe gm _dp kompensiert. Ferner wurde festgestellt, dass bei den Kurven 111 bis 114 in Fig. 11 ein Einfluss von gm _driv e und RC _M nur wenig kompensierbar sind. In Bezug auf Prozessvariationen konnte festgestellt werden, dass bei den Schaltungen, mit welchen die Werte der Kurven 112 und 114 ermittelt worden sind, der Widerstand R der Schaltungen kompensiert wurde, während ein Einfluss von gm _drive bei allen Kurven 111 bis 114 sichtbar geblieben ist. Ferner wurde festgestellt, dass die Verbesserung, d.h. die Kompensation von Temperatur- und/oder Prozessvariationen, zwar geringer ausfallen, wenn die Transistoren M _d im Sl-Betriebsmodus betrieben werden, aber dennoch eine Kompensation vorhanden ist. Ausgehend von Variationen von ± 16% der Werte der Kurve 111 wurden bei den Werten der Kurve 114 nur noch eine Variation von ± 11 % festgestellt, d.h. es konnte eine Kompensation der Variationen von ± 5 % im Sl-Betriebsmodus erzielt werden.

Fig. 12 zeigt schematisch einen Verfahrensablauf zum Betreiben des vorgeschlagenen Operationsverstärkers in Schritt 121. Das Verfahren umfasst ein Bereitstellen eines symmetrischen differentiellen Verstärkers, ein Bereitstellen einer Gleichtakt-Rückkopplungs- Schaltung (LCMFB-Schaltung) und ein Bereitstellen einer Tail-Stromquellenschaltung in Schritt 122. Ferner umfasst das Verfahren ein Koppeln der lokalen Gleichtakt- Rückkopplungs-Schaltung (LCMFB-Schaltung) mit dem symmetrischen Verstärker, welcher mit einer LCMFB Schaltung gekoppelt wurde, in Schritt 123 und ein Koppeln der Tail- Stromquellenschaltung mit der lokalen Gleichtakt-Rückkopplungs-Schaltung (LCMFB- Schaltung) in Schritt 124, wobei die Tail-Stromquellenschaltung zumindest einen ersten Transistor M _reg und einen zweiten Transistor M _ca sc und einen Stromquellen-Widerstand Rtaii umfasst, wobei die Tail-Stromquellenschaltung ausgelegt ist, eine Steuerspannung des ersten Transistors M _reg unter Verwendung des zweiten Transistors M _cas c so einzuregeln, dass durch eine Laststrecke des ersten Transistors M _re g ein vorgegebener Referenzstrom Iref fließt. Ein Steueranschluss des zweiten Transistors M _casc ist mit einem Senkenanschluss des ersten Transistors M _reg gekoppelt, und ein Quellenanschluss des zweiten Transistors Mcasc ist mit dem Stromquellen-Widerstand R _t an gekoppelt. Die Steuerspannung des ersten Transistors M _reg und eine über dem Stromquellen-Widerstand Rtaii anliegende Spannung sind miteinander korreliert, wobei ein Tail-Strom l _ta ii des symmetrischen differentiellen Verstärkers auf einem Stromfluss durch eine Laststrecke, also einem Drain-Source-Pfad, des zweiten Transistors(M _caS c basiert. Der Stromfluss durch die Laststrecke des zweiten Transistors Mcasc basiert auf einem Stromfluss durch den Stromquellen-Widerstand R _taii . Die Tail-Stromquellenschaltung umfasst ferner einen dritten Transistor MM zwischen dem Strom-Quellenwiderstand R _taii und dem Steueranschluss des ersten Transistors M _reg umfasst. Das Verfahren umfasst ferner einen Schritt eines Verringerns eines Spannungsabfalles über den Strom-Quellenwiderstand Rtaii in Schritt 125. Mit dem hierin beschriebenen Verfahren können die bereits beschriebenen Kompensationen der Variationen erzielt werden. Die hierin beschriebenen Kompensationen können durch Bereitstellen der hierin beschriebenen Tail-Stromquellenschaltung erzielt werden. Die Ausgestaltung der Tail-Stromquellenschaltung wird im Bezug aus das Verfahren nicht noch einmal detailliert beschrieben. Vielmehre werden auf die Ausführungen in Bezug aus die Vorrichtung Bezug genommen, um Redundanzen zu vermeiden. Insbesondere wird auf die Beschreibung zur Tail-Stromquellenschaltung Bezug genommen.

In Zusammenschau der Figuren kann zusammenfassend festgestellt werden, dass bei Verwendung einer Stromquellenschaltung nach Fig. 2 oder Fig. 3 Prozessvariationen von den Widerständen RLCMFB reduzierbar sind. Bei Verwendung eines symmetrischen Operationsverstärker gemäß Fig. 6 mit einer Widerstandslast können Temperatur und Prozessvariationen reduziert werden. Ein solcher symmetrischer Operationsverstärker kann bei vielen Operationsverstärkerstukturen mit Gleichtakt-Rückkopplungs-Schaltung (LCMFB- Schaltung) eingesetzt werden. Beispielsweise kann die hierin vorgeschlagene Lehre in den Schaltungen, welche in den Publikationen von GARDE, M. Pilar, et al. Super class- AB recycling folded cascode OTA. IEEE Journal of Solid-State Circuits, 2018, 53. Jg., Nr. 9, S. 2614-2623 oder von LOPEZ-MARTIN, Antonio, et al. On the Optimal Current Fol- lowers for Wide-Swing Current-Efficient Amplifiers. In: 2018 IEEE International Symposium on Circuits and Systems (ISCAS). IEEE, 2018. S. 1-5 oder von ZHAO, Xiao, et al. Transconductance and slew rate improvement technique for current recycling folded cascode amplifier, AEU-International Journal of Electronics and Communications, 2016, 70. Jg., Nr. 3, S. 326-330, beschrieben sind, angewendet werden. Bei den in den genannten Publikationen offenbarten Schaltungen kann auf adaptive biasing Strukturen verzichtet werden. Es ist denkbar, dass ein Tail-Stromquellenschaltung mit oder ohne adaptive biasing Strukturen funktionieren.

Selbst in einem gewöhnlichen Differentialpaar mit Widerstandslast konnten Kompensationen der auftretenden Variationen beobachtet werden. Die hierin vorgeschlagene technische Lehre erreicht die Temperatur- und/oder Prozessvariationen mit einer Verschaltung von wenigen Transistoren. Mit anderen Worten, ein nur kleiner Aufwand bei der Gestaltung der Schaltung des Operationsverstärkers ist erforderlich, um eine messbare Kompensation von Variationen zu erzielen. Insbesondere konnte festgestellt werden, dass der Transistor MM Variationen der Transistoren Md _P kompensiert.

Obwohl manche Aspekte im Zusammenhang mit einer Vorrichtung beschrieben wurden, versteht es sich, dass diese Aspekte auch eine Beschreibung des entsprechenden Verfahrens darstellen, sodass ein Block oder ein Bauelement einer Vorrichtung auch als ein entsprechender Verfahrensschritt oder als ein Merkmal eines Verfahrensschrittes zu verstehen ist. Analog dazu stellen Aspekte, die im Zusammenhang mit einem oder als ein Verfahrensschritt beschrieben wurden, auch eine Beschreibung eines entsprechenden Blocks oder Details oder Merkmals einer entsprechenden Vorrichtung dar.

In der vorhergehenden detaillierten Beschreibung wurden teilweise verschiedene Merkmale in Beispielen zusammen gruppiert, um die Offenbarung zu rationalisieren. Diese Art der Offenbarung soll nicht als die Absicht interpretiert werden, dass die beanspruchten Beispiele mehr Merkmale aufweisen als ausdrücklich in jedem Anspruch angegeben sind. Vielmehr kann, wie die folgenden Ansprüche wiedergeben, der Gegenstand in weniger als allen Merkmalen eines einzelnen offenbarten Beispiels liegen. Folglich werden die folgenden Ansprüche hiermit in die detaillierte Beschreibung aufgenommen, wobei jeder Anspruch als ein eigenes separates Beispiel stehen kann. Während jeder Anspruch als ein eigenes separates Beispiel stehen kann, sei angemerkt, dass, obwohl sich abhängige Ansprüche in den Ansprüchen auf eine spezifische Kombination mit einem oder mehreren anderen Ansprüchen zurückbeziehen, andere Beispiele auch eine Kombination von abhängigen Ansprüchen mit dem Gegenstand jedes anderen abhängigen Anspruchs oder einer Kombination jedes Merkmals mit anderen abhängigen oder unabhängigen Ansprüchen umfassen. Solche Kombinationen seien umfasst, es sei denn es ist ausgeführt, dass eine spezifische Kombination nicht beabsichtigt ist. Ferner ist beabsichtigt, dass auch eine Kombination von Merkmalen eines Anspruchs mit jedem anderen unabhängigen Anspruch umfasst ist, selbst wenn dieser Anspruch nicht direkt abhängig von dem unabhängigen Anspruch ist.