[發(fā)明專(zhuān)利]一種低電壓低溫度系數(shù)的對(duì)數(shù)放大器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310068879.9
• 申請(qǐng)日: 2013-03-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103151989A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-06-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳建輝;白春風(fēng);張文通;黃成;陳超;李紅;田茜
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H03F1/30
• 分類(lèi)號(hào): H03F1/30;H03F3/45
• 代理公司: 南京蘇高專(zhuān)利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種低電壓低溫度系數(shù)的對(duì)數(shù)放大器，屬于對(duì)數(shù)放大器領(lǐng)域。

背景技術(shù)

在無(wú)線通信中往往需要處理動(dòng)態(tài)范圍很寬的信號(hào)，寬動(dòng)態(tài)范圍給應(yīng)用設(shè)計(jì)帶來(lái)很多問(wèn)題。一方面，線性放大器無(wú)法處理這樣寬的動(dòng)態(tài)范圍。另一方面，AD轉(zhuǎn)換中，在保證分辨率的情況下，模數(shù)轉(zhuǎn)換器的位數(shù)會(huì)隨動(dòng)態(tài)范圍的增大而增大。這時(shí)需要對(duì)信號(hào)先進(jìn)行壓縮，而對(duì)數(shù)放大器是一種實(shí)現(xiàn)非線性壓縮的功能模塊，主要有直流對(duì)數(shù)放大器、基帶對(duì)數(shù)放大器和解調(diào)對(duì)數(shù)放大器三類(lèi)。

本發(fā)明的對(duì)數(shù)電路屬于直流對(duì)數(shù)放大器，它基于雙極型晶體管（BJT）的對(duì)數(shù)特性來(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)的對(duì)數(shù)變換。這類(lèi)對(duì)數(shù)放大器可以響應(yīng)緩慢變化的輸入信號(hào)，具有優(yōu)良的直流精度和非常寬的動(dòng)態(tài)范圍的特點(diǎn)。這里會(huì)有兩個(gè)問(wèn)題，一個(gè)是反向飽和電流大小的受溫度和工藝的影響；另一個(gè)是輸出結(jié)果帶有一個(gè)與絕對(duì)溫度成正比的溫度系數(shù)。前者通過(guò)兩個(gè)相同尺寸和相同連接方式的雙極型晶體管的基極-發(fā)射極電壓相減來(lái)消除反向飽和電流的影響；后者則一般通過(guò)選擇合適的電阻溫度探測(cè)器和設(shè)置放大器的反饋電阻來(lái)盡量消除系數(shù)的溫度特性，但是這涉及很多片外元件，而且需要額外的溫度監(jiān)視電路和具有溫度系數(shù)的電阻，并利用復(fù)雜的數(shù)字集成電路進(jìn)行校正。雖然這樣可以實(shí)現(xiàn)輸出與輸入之間很精確的對(duì)數(shù)關(guān)系，但是這無(wú)疑使得系統(tǒng)變得復(fù)雜，難以實(shí)現(xiàn)單片集成，限制了直流對(duì)數(shù)放大器的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：本發(fā)明提出一種對(duì)溫度不敏感的低電壓低溫度系數(shù)的對(duì)數(shù)放大器。

技術(shù)方案：本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種低電壓低溫度系數(shù)的對(duì)數(shù)放大器，其包括：帶偏置電壓輸入并產(chǎn)生輸出電流的對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換電路，提供第一至第五恒流源和偏置電壓的電流源產(chǎn)生電路，以及將對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換電路的輸出電流進(jìn)行變換以實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償?shù)臏囟妊a(bǔ)償電路。

上述方案中，所述溫度補(bǔ)償電路包括：

第三恒流源，其流出端接地；

第一三極管，其基極和集電極短接，發(fā)射極接地，集電極電流構(gòu)成輸出電流；

第一NMOS管，其漏極連接第四恒流源的電流流出端，源極連接第三恒流源的電流流入端；

第二三極管，其發(fā)射極接地，基極和集電極短接，集電極連接第五恒流源的電流流出端；

第二NMOS管，其漏極通過(guò)第三電阻連接到電源，源極連接第三恒流源的電流流入端；

第四PMOS管，其源極連接電源，漏極連接第三恒流源的電流流入端，柵極連接到第一NMOS管的漏極；

所述第一NMOS管的柵極與所述第一三極管的基極連接，第二NMOS管的柵極與所述第二三極管的基極連接，第二NMOS管的漏極電壓形成輸出電壓。

有益效果：本發(fā)明通過(guò)在溫度補(bǔ)償電路中建立電流之間的比例關(guān)系，使得對(duì)數(shù)電流信號(hào)的溫度系數(shù)同電流源產(chǎn)生電路的溫度系數(shù)相抵消，獲得低溫度系數(shù)的對(duì)數(shù)信號(hào)。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明一種低電壓低溫度系數(shù)的對(duì)數(shù)放大器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖；

圖2為本發(fā)明在溫度7℃-107℃范圍內(nèi)的輸入輸出特性曲線；

圖3為未進(jìn)行溫度補(bǔ)償?shù)膶?duì)數(shù)轉(zhuǎn)換電路在溫度7℃-107℃范圍內(nèi)的輸入輸出特性曲線。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡明本發(fā)明，應(yīng)理解這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍，在閱讀了本發(fā)明之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的各種等價(jià)形式的修改均落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求所限定的范圍。

如圖1所示，本發(fā)明一種低電壓低溫度系數(shù)的對(duì)數(shù)放大器包括：對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換電路1，電流源產(chǎn)生電路2，以及溫度補(bǔ)償電路3。

在對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換電路1中，輸入電壓Vi通過(guò)第一電阻R1連接到第一運(yùn)算放大器OTA1的負(fù)相輸入端，偏置電壓Vr施加在第一運(yùn)算放大器OTA1的正相輸入端。第三三極管Q3的集電極連接第一運(yùn)算放大器OTA1的負(fù)相輸入端相連，發(fā)射極連接第一運(yùn)算放大器OTA1的輸出端，同時(shí)第三三極管Q3的基極和集電極短接。第一恒流源I1的電流注入到第一運(yùn)算放大器OTA1的負(fù)相輸入端。第一運(yùn)算放大器OTA1的輸出端經(jīng)緩沖器B與第四三極管Q4的發(fā)射極連接。第四三極管Q4的集電極連接第二運(yùn)算放大器OTA2的正相輸入端，第四三極管Q4的基極和集電極短接。第二恒流源I2的電流注入到第二運(yùn)算放大器OTA2的正相輸入端。第三PMOS管M3的柵極連接第二運(yùn)算放大器OTA2的輸出端，其源極與第二運(yùn)算放大器OTA2的負(fù)相輸入端連接。第二電阻R2連接在第二運(yùn)算放大器OTA2的負(fù)相輸入端與第一運(yùn)算放大器OTA1的正相輸入端之間。