[發明專利]相反電流差分放大器

無效

• 申請號: 200910129390.1
• 申請日: 2009-03-24
• 公開（公告）號: CN101546987A
• 公開（公告）日: 2009-09-30
• 發明（設計）人: 杰德·格里芬
• 申請（專利權）人: 愛特梅爾公司
• 主分類號: H03F3/45
• 分類號: H03F3/45
• 代理公司: 北京律盟知識產權代理有限責任公司
• 代理人: 孟 銳

技術領域

本發明大體來說涉及電子電路。

背景技術

差分放大器是一種用以使兩個輸入電壓之間的差倍增一常數因子(例如差分增益)的電子電路。差分放大器可用于(例如)運算放大器(op-amp)及比較器的構造中。差分放大級的輸入級通常由被稱為一差分對的兩個晶體管組成。所述差分對架構具有已知的限制及設計危害。例如，所述差分對的電流源偏置可限制差分放大器的功能。如果將大信號偏置電流設置得過高，則所述差分對表現為共用節點處的虛擬接地。所述共用節點處的虛擬接地取消了差分對的電流導引能力。如果將大信號偏置電流設置得過低，則最大可實現差分增益會受到限制。

發明內容

揭示一種相反電流(OC)差分放大器，其消除了凈空約束及與具有電流源偏置的常規的差分對放大器相關聯的其它問題。所述OC差分放大器具有比常規的差分對放大器高的差分增益及差分增益帶寬。

附圖說明

圖1A-1B圖解說明常規差分對電路的實例及大信號電流對電路的潛在增益產生的效應的圖表。

圖2A-2B圖解說明常規差分對電路的實例及共用模式電壓對電路的潛在增益產生的效應的圖表。

圖3圖解說明相反電路對的實例，其中僅共用模式電壓設置大信號電流，其不受可減小輸入晶體管的可用凈空的電流源抑制。

圖4圖解說明相反電流差分放大器的實例小信號模型。

圖5圖解說明相反電流差分放大器的實例電路圖。

圖6圖解說明由差分對電路對相反電流電路實現的差分增益及增益帶寬的圖形比較。

具體實施方式

與差分對的比較

圖1A-1B圖解說明常規差分對(DP)電路100的實例及大信號電流對DP電路100的潛在增益產生的效應的圖表150。例如，DP電路100可用來使用共用操作模式放大差分輸入。在某些實例中，可將DP電路100構建到差分放大器、運算放大器(op-amp)、比較器電路或任何其它處理差分信號的電路中。

DP電路100包含由第一晶體管102a及第二晶體管102b組成的差分組102。差分組102的輸出節點連接在共用節點104處。電流源晶體管106耦合在共用節點104與源108之間。使用電流源晶體管106來偏置流經差分組102的電流。施加到電流源晶體管106的輸入節點114的電壓協助確定偏置電流，且被設置到剛好在閾值電壓以上的值，以確保電流源晶體管106保持在飽和區域中。

當大信號電流經過差分組102時，通過用跨越112a、112b的電壓除以跨越110a、110b的電壓而可見的差分增益取決于電流源晶體管106的選擇。為進行圖解說明，如圖1B中所示，圖表150包含以微安繪制的基于x軸154大信號偏置電流值的DP差分增益曲線152對以分貝繪制的y軸156差分增益。為改變偏置電流，將電流源晶體管106的長度保持在恒定高值處且同時掃過寬度。圖表152通過將共用模式固定于恰好在電源軌中間的110處并添加低微伏的小信號正弦波而產生。DP差分增益曲線152的彎曲類似于從其它運算共用模式產生的圖表。

如DP差分增益曲線152的最左邊區段158所圖解說明，如果將差分組102中的大信號偏置電流設置得過高，則共用節點104表現為虛擬接地。在此情形下，存在極少或不存在差分放大。另外，當將大信號偏置電流設置為高時，存在有限的可用電流導引。另一方面，隨著差分組102中的大信號偏置電流縮小得更低，可實現較大電流導引。遺憾的是，存在差分組102凈空與差分增益的同時減小，如曲線152的右邊區段160中可見。

共用節點電壓對潛在增益的效應

圖2A-2B圖解說明DP電路100的實例(如圖1A中所描述)及共用節點電壓對電路100的潛在增益產生的效應的圖表200。如圖2A中所示，DP電路100輔助圖解說明描繪DP差分增益曲線202的圖表200(圖2B)。DP差分增益曲線202映射到以毫伏繪制的x軸204共用節點電壓對以分貝繪制的y軸206差分增益。x軸204電壓描繪如共用節點104處可見的電壓。與圖1B一樣，為改變共用節點電壓，將電流源晶體管106的長度保持在恒定高值處且同時掃過寬度。圖表152通過將共用模式固定于恰好在電源軌中間的110處并添加低微伏的小信號正弦波而產生。DP差分增益曲線202的彎曲類似于從其它運算共用模式產生的圖表。