[發明專利]一種提供帶有高線性互導性能的軌到軌輸出的電路

在審

• 申請號: 201310608577.6
• 申請日: 2013-11-26
• 公開（公告）號: CN103618538A
• 公開（公告）日: 2014-03-05
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 蘇州貝克微電子有限公司
• 主分類號: H03K19/0185
• 分類號: H03K19/0185
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域：

本發明提供了軌到軌輸出級的電路和方法。特別地，本發明關于軌到軌輸出級的電路和方法不使用反饋來提供高線性度，這種在互導中提供高線性度的方法，允許設計者控制空載電流，且該電流無關于制造過程、溫度和電源提供電壓。

背景技術：

軌到軌輸出級在已知技術中廣泛應用。典型的軌到軌輸出級包括兩個互補極性的共源（或共射）的三極管，其漏極（或集電極）連接到一起以形成一個連接到負載的結點，其源極（或射極）連接到電源提供電壓的正極和負極，其柵極（或基極）連接到兩個源于外部輸入信號的驅動信號。這些輸出級在提供最接近電源激勵極限的輸出信號電壓和在給定的噪聲水平提供最大信號噪聲比率非常有用。

許多已知的提供軌到軌輸出級的電路和方法，存在非線性的輸入到輸出傳輸特性。這些非線性的輸入到輸出傳輸特性會導致信號失真，特別是在高頻信號中使用負反饋修正輸出級的非線性將得到限制的開環增益。因此，需要在輸出級中不使用反饋得到高線性度。

在軌到軌輸出級中，經常需要一個已知的流入輸出級各個三極管的空載電流。在輸出級既不驅動電流流入也不拉動電流流出與輸出結點連接的負載時，該空載電流流入三極管。通過在輸出級的三極管中保持空載電流，輸出級的交越失真保持到最小值。但是，空載電流會很難控制，因為構成輸出級的元件的制造過程、溫度和電源提供電壓各不相同。

發明內容：

根據前述，本發明的第一個目的是提供實現高線性度的軌到軌輸出級。

本發明的第二個目的是提供在輸出級互導中實現高線性度的軌到軌輸出級。

本發明的第三個目的是提供允許設計者控制空載電流的軌到軌輸出級。

本發明的第四個目的是提供不使用反饋實現高線性度的軌到軌輸出級。

本發明的第五個目的是提供空載電流無關于元件制造過程、溫度和電源提供電壓的軌到軌輸出級。

本發明的技術解決方案：

根據本發明，提供了實現這些和其他目的的軌到軌輸出電路和方法。特別地，本發明提供的軌到軌輸出級的電路和方法，取消了在輸出級電容器之間互導的非線性組分，并允許輸出級的空載電流受電流源和器件大小比率的控制，而無關于制造過程、溫度和電源提供電壓。

總的來講，在功能層面上，根據本發明的輸出級可被構造，包括一個雙三極管互補電路，一個電流鏡電路，一個輸出驅動器電路。這些電路被安排以使得輸入信號能提供到雙三極管互補電路和輸出驅動器電路。一個偏置電壓連接到雙三極管互補電路。雙三極管互補電路和輸出驅動電路也可以連接到一個激勵電壓。雙三極管互補電路驅動電流鏡電路。電流鏡電路和輸出驅動電路共享一個共同端，其連接到負載。負載也連接到地，其具有一個在兩個提供電壓之間的電位。

在實施中，如下所述，根據本發明優先制造的輸出級從外部電源接受輸入信號，從偏置產生器接收偏置電壓。響應于輸入信號，輸出驅動器會產生一個推力電流流入負載。響應于輸入信號和偏置電壓的差值，雙三極管互補電路會使分支電路電流流入電流鏡。電流鏡從負載拉出一個拉力電流，該電流與分支電路電流成比例。當由輸出驅動器流入負載的推力電流等于從負載流出到電流鏡的拉力電流時，就稱輸出級“空載”，因為流過負載的凈電流為0。負載電流對輸入電壓的響應，稱為互導。

盡管輸出驅動器提供至少一些推力電流并且電流鏡拉出至少一些拉力電流，但是本發明的輸出級提供穩定的線性互導。線性互導是通過輸出級使用拉力電流通道的互導中取消的非線性組分匹配推力電流通道中的非線性成分來實現的。當提供一個足夠大的電壓作為輸入信號，推理電流和拉力電流其中之一將停止流動。一旦這些電流其中之一停止流動，輸出級停止取消輸出信號中的非線性組分，并且，取而代之的是，輸出級進入AB階段操作，其中功率提高。

本發明的輸出級可以包括偏置電壓生成電路來為輸出級提供電壓作為偏置電壓。這些偏置電壓生成電路通過模擬在空載點的輸出級產生的三極管電壓和電流來產生需要的偏置電壓。同時，空載電流可設置成與器件大小比率和參考電流源相關的比率。偏置電壓生產電路為軌到軌輸出級產生偏置電壓，這樣在輸出級產生需要的無關于整體電路制造過程、溫度和電源提供電壓的空載電流。

對比專利文獻：CN202602615U一種軌到軌使能信號的控制電路及電平轉換電路201220089503.7

附圖說明：

在考慮了以下具體的描述后，本發明上述的和其它目的和優點將是顯而易見的，結合附圖，相同的參考符號表示相同的部件，并且其中：

圖1是一種已知的在軌到軌輸出級中一對輸出三極管的原理示意圖；