[發明專利]一種用于汽車控制電路的低電壓驅動集成電路放大器

無效

• 申請號: 201210186389.4
• 申請日: 2012-06-07
• 公開（公告）號: CN102694511A
• 公開（公告）日: 2012-09-26
• 發明（設計）人: 李志鵬
• 申請（專利權）人: 李志鵬
• 主分類號: H03F1/34
• 分類號: H03F1/34;H03G3/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

這個發明涉及一種用于汽車控制電路的低電壓驅動集成電路放大器，一個低電平、小功率、可以直接耦合以及可以在非常低的供電電壓電壓下工作的高增益放大器。放大器尤其適合在車載無線音頻設備和助聽器中使用。

背景技術

如車載無線音頻設備、助聽器之類的設備需要一個高增益放大器，其可以在1伏到1.5伏單電源供電下工作。此外，由于助聽器中只能容納極其小的空間，放大器應該能夠單芯片實現，并且需要盡可能少的外部組件。單芯片實現需要直接耦合的放大器，因為交流耦合中所需要的大電容不能被單芯片實現。直接耦合與極低供電電壓對于設計增加了約束，即絕不可以有兩個串聯三極管的發射結與供電電源串聯，因為兩個發射結的電壓降之和會接近于電源電壓。

就這些制約因素而言，一個適用于助聽器之類設備的高增益集成電路直接耦合放大器的設計是一項艱巨的任務。在此類放大器中最主要的問題是它的穩定性，尤其是當輸出信號的一部分作為負反饋送回到輸入端來控制放大倍數(一個增益控制，可以說成是一個反饋增益控制，常被用在像助聽器這類器件中)。由于穩定性問題，在現有技術中，只有一個限制的反饋增益控制范圍是可能的，這是一個嚴重的弊端。

發明內容

本發明提供了一種用于汽車控制電路的低電壓驅動集成電路放大器，能夠在保持放大器穩定情況下，可以在接受反饋式增益控制下工作在一個大范圍內。本發明中的放大器典型的包括了三級，分別為一個具有一個輸入三極管和第二三極管的差分放大級，一個具有第三三極管的中間放大級和一個輸出級。信號從輸出級反饋到差分級的第二三極管，通過一個反饋電路，為放大器提供負反饋。在實施方案中，電流源作為第一和第三三極管的負載連接，并且由單獨的偏置電壓提供偏置來提高穩定性。在此實施方案中，在反饋電路中，第三三極管的偏壓也可以給電流源提供偏置，一個運行的電路與第三三極管的偏置電源相連接。頻率補償元件與第三三極管的輸入端相連接是為了穩定放大器。放大器的增益可以通過改變到第二三極管上的負反饋在一定的范圍內改變，不會引起任何不穩定。

附圖說明

圖1電路顯示的是一個現有技術下的低電壓驅動下的直流放大器。

圖2是一個依據本發明的放大器電路圖。

圖3顯示了與圖2電路增益相對應的電阻值。

圖4顯示了圖2電路中改進的頻率補償元件。

圖5顯示了圖2電路中進一步改進的頻率補償元件。

圖6顯示了圖2電路中附有的額外啟動電阻以及隨著位置可改變的增益控制電阻。

圖7顯示了圖2電路修改后的形式。

具體實施方案

在描述中，圖1電路相應的參考數字來表示相應的零件圖，這顯示了有嚴重弊端需討論的現有電路圖，圖2顯示了一個根據現有發明的電路圖。然而，撇號被用來區分圖1和圖2相同的部分。此外，外部組件，例如這些沒有組裝成集成電路一部分的器件，在圖1和圖2中以星號標注。兩個電路中特有的元器件的值標注在組件旁的括號里。

以下籠統的描述與圖2電路有關，但也適用于圖1。如描述所示，圖2電路從輸入變換器2接收輸入信號Vin。這個信號在三個串聯級放大級4，6，8中被放大，有此產生的放大信號被傳遞到負載端Z。放大器的能量來自一個單一的電池(未給出)，提供電壓Vcc的正極和負極以接地形式表示。

放大器第一放大級4是一個既提供高增益又提供所描述的差分反饋回路的差分級。級4包括兩個三極管Q1和Q2，它們的發射級連在一起并且通過一個電阻R4接地。三極管Q3的集電級電流通過連接到三極管Q8的二極管提供。三極管Q2的集電級電流由由三極管Q7構成的電流源提供，作為三極管Q2的有源負載。這在三極管Q2中產生了一個非常高的電壓增益。由三極管Q7構成的電流源由Q8提供偏置。

輸入信號Vin通過一個額外的電容C1反饋到三極管Q2的基極。三極管Q2由一個由電阻R1和R3組成并且與連接著三極管Q1的二極管串聯的電路提供偏置，電阻R2連在電阻R1和R3連接點與三極管Q2基級之間。電阻R2有效地設置放大器的輸入阻抗。

輸入信號Vin被級4上的三極管Q2放大(三極管Q2有一個高的電壓增益)。放大信號從三極管Q2的集電極反饋到第二放大級6，具體點是到第二級的三極管Q5的基級。由電流源三極管Q10構成的一個有效負載端連在三極管Q5的集電極回路上以提供高電壓增益。三極管Q10由圖2電路中連在三極管Q11上的二極管提供偏置(在圖1電路中，三極管Q11’由連接在三極管Q4’上的一個二極管提供偏置，這是負反饋回路中的一部分，將會被描述)。