[發明專利]防止逆相的前饋電路

有效

• 申請號: 201310471420.3
• 申請日: 2013-10-11
• 公開（公告）號: CN103731104B
• 公開（公告）日: 2017-01-04
• 發明（設計）人: M·格斯滕哈伯;D·F·鮑爾斯;O·B·奇爾考;C·C·特朗
• 申請（專利權）人: 美國亞德諾半導體公司
• 主分類號: H03F1/30
• 分類號: H03F1/30
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所11038
• 代理人: 金曉

技術領域

本發明的實施方案大致涉及放大器，特定而言，涉及防止逆相的放大器的前饋電路。

背景技術

放大器是接收輸入信號(例如電壓或電流)并基于其產生輸出信號的裝置。例如，作為普通型的放大器，差分放大器接收正負版本的輸入信號(即差分輸入信號)并基于兩個輸入版本之間的電壓差產生放大的輸出信號。

常規而言，自舉電路包括各種電子組件(例如電阻器或晶體管)，所述電子組件可通過防止由放大器的輸入晶體管的集電極-基極電壓變化而引起的基極-發射極電壓的對數變化而用于改善放大器的線性度。在本實例中，輸入晶體管周圍實施的單位增益自舉電路將其集電極電壓系至其基極上，從而使基極-集電極結保持在恒定電壓下；結果，集電極電流和共發射極電流增益(即，13)在所有運算輸入電壓中保持穩定。

逆相是指輸出電壓相對于輸入電壓的變化以“錯誤”的方向改變；例如，輸入電壓變化過快使自舉電路響應不及時，放大器可能經歷逆相。NPN雙極結型晶體管(BJT)的集電極-基極結在正向有源區中反向偏置；在接收大的和/或快速的電壓變化后，基極處的電壓可能比尚未反應的集電極的電壓更高。這一狀況會導致NPN?BJT的飽和，其繼而可能引起輸出電壓以錯誤的方向暫時變化(即，發生逆相)。在輸入信號以高頻率變化時和/或在輸入級具有低上升時間時，這一問題會更加嚴重。

因此，需要可在經濟上改善放大器的線性度(例如經由自舉電路)但在接收輸入信號的大的、快速的變化之后防止逆相的電路。

發明內容

在各種實施方案中，本發明涉及使用自舉電路有效改善放大器線性度且利用前饋電路使放大器不具有逆相狀況的系統和方法，所述前饋電路在輸入信號的大變化期間(即，比運算范圍更大)響應快速(即，比放大器的轉換速率更快，諸如比所述放大器的轉換速率快兩倍至十倍)而加快自舉電路且/或防止飽和。所述前饋電路可包括兩個電容器：第一電容器，其連接在輸入信號與自舉電路的內部節點之間；和第二電容器，其連接在輸入信號與設置偏置所述自舉電路的電壓的電流源之間。在輸入信號出現快速變化時，前饋電路的第一電容器立即將輸入電流注入集電極驅動電路的基極，同時第二電容器在較大瞬變期間使自舉電路的電壓電平位移器的偏置電流升高。在一些實施方案中，前饋電路包括多個二極管，所述二極管與第一電容器協作以維持輸入級晶體管的基極-集電極電壓并防止集電極驅動電路晶體管的擊穿狀況。前饋電路防止輸入晶體管進入飽和模式，從而防止放大器的逆相狀況。另外，前饋電路可減少放大器輸出電壓的過沖或下沖。

因此，一方面，本發明涉及一種放大器。在各種實施方案中，放大器包括：用于改善放大器的線性度的自舉電路；和用于響應輸入信號的變化調整自舉電路的電壓的前饋電路。電壓的調整防止放大器的逆相狀況。前饋電路可包括連接在輸入信號與放大器的輸入晶體管的集電極驅動電路之間的第一電容器。另外，放大器可包括含有多個晶體管的輸入放大器級，且所述前饋電路可包括多個二極管；每個二極管與輸入放大器級的多個晶體管中的一個關聯。當輸入信號的變化在0V與多個二極管中的一個的正向偏壓之間時，第一電容器可正向饋送輸入信號。前饋電路可包括連接在輸入信號與偏置自舉電路的電流源之間的第二電容器。當輸入信號的變化在1V與10V之間時，第二電容器可正向饋送輸入信號。

在各種實施方案中，放大器還包括用于放大輸入信號并提供中間信號的第一放大器級，和用于放大中間信號并提供放大輸出信號的第二放大器級。第一放大器級和第二放大器級可包括不同放大器。自舉電路可改善第一放大器級的線性度。

在各種實施方案中，放大器是儀表放大器。自舉電路可使放大器以比其轉換速率更快的速度響應輸入信號的變化。例如，變化速度可比轉換速率快一倍、五倍或十倍。

另一方面，一種放大器，其包括用于接收輸入信號的輸入放大器級，用于改善放大器的線性度的自舉電路，以及用于響應輸入信號的變化調整自舉電路的電壓以防止放大器的逆相狀況的前饋電路。前饋電路可包括連接在輸入信號與自舉電路的輸出節點之間的第一電容器，連接在輸入信號與自舉電路的內部節點之間的第二電容器，以及多個二極管，每個二極管與輸入放大器級的晶體管關聯。

再一方面，一種防止放大器逆相狀況的方法，其包括檢測輸入信號的變化和響應所述變化將前饋信號施加至自舉電路中的節點。施加前饋信號可防止放大器的逆相狀況。在一些實施方案中，將前饋信號施加至自舉電路的節點包括調整自舉電路的電壓。