[發明專利]一種對控制輸出級無功電流產生偏置電壓的電路

在審

• 申請號: 201310611682.5
• 申請日: 2013-11-26
• 公開（公告）號: CN103780247A
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 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: H03K19/0944
• 分類號: H03K19/0944
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域：

本發明涉及到提供軌對軌輸出級的電路和方法。更特別的是，本發明涉及到軌對軌輸出級的電路和方法，該輸出級能夠在不使用反饋的情況下提供高線性度，在其跨導中提供高線性度，能考慮到由設計者控制的無功電流，并且能提供那些由設計者控制的，不受制造工藝、溫度和電源電壓影響的無功電流。?

背景技術：

軌對軌輸出級在現有技術中被廣泛熟知。典型的軌對軌輸出級將兩個極性互補的共源極（或是共射極）晶體管組合在一起，晶體管的漏極（或是集電極）連接在一起，組成一個連接到負載的輸出節點，晶體管的源極（或是發射極）連接在一個正向和反向電源電壓上，晶體管的柵極（或是基極）連接在兩個交替來自外部輸入信號的驅動信號上。這些輸出級十分有用，它們最大化電路輸出信號電壓的漂移能力，使之接近電源的極限，并且因此而向給定的噪聲級提供最大的信噪比。?

但是，許多已知的提供軌對軌輸出級的電路和方法展示了非線性輸入到輸出的轉移特性。這些非線性輸入到輸出特性通常會引起信號的失真，尤其是在有限的回路增益可以通過負反饋來修正輸出級非線性度的高頻情況下。因此，不使用反饋就在這些輸出級中提供高線性度是十分需要的。?

在軌對軌輸出級中，通常還需要維持一個已知的、流過輸出級每個晶體管的無功電流。無功電流是當輸出級既不向連接在輸出節點的負載注入電流，也不從該負載吸收電流時，晶體管中流過的電流。通過維持輸出級晶體管中的無功電流，輸出級中的交越失真就能保持在最小值。但是，因為應用于輸出級的元件的制造工藝、溫度和電源電壓的變化，該無功電流是很難控制的。?

發明內容：

根據上面所述，本發明的一個目的是提供達到高線性度的軌對軌輸出級。?

本發明的另一個目的是提供在跨導中達到高線性度的軌對軌輸出級。?

本發明的另一個目的是提供考慮到設計者控制的無功電流的軌對軌輸出級。?

本發明的另一個目的是提供不使用反饋就達到高線性度的軌對軌輸出級。?

本發明的另一個目的是提供允許無功電流獨立于制造工藝、溫度和電源電壓的軌對軌輸出級。?

本發明的技術解決方案：?

根據本發明，可以提供達到這些或其他目的的軌對軌輸出級的電路和方法。更特別的是，本發明的電路和方法提供的軌對軌輸出級消除了輸出級晶體管跨導中固有的非線性度，允許輸出級中無功電流受控于電流源和裝置規格比，并且使得輸出級中的無功電流能夠獨立于制造工藝、溫度和電源電壓而得以維持。?

一般來說，在功能水平上，根據本發明構成輸出級包括一個雙晶體管補充支路，一個電流鏡電路和一個輸出驅動電路。這些電路都是安排好的，這樣，一個輸入信號供給雙晶體管補充支路和輸出驅動電路。還有一個偏置電壓連在雙晶體管補充支路上。雙晶體管補充支路和輸出驅動電路還有可能被連接在電壓源上。雙晶體管補充電路驅動電流鏡電路。電流鏡電路還連在另一個電壓源上。電流鏡電路和輸出驅動電路共用一個連接在負載上的端子。該負載還連在接地端上，該接地端通常具有的電勢為由兩個電壓源提供的電壓之差。?

在操作中，根據本發明構成的首選輸出級從外部電源接收一個輸入信號，從偏置發生器接收一個偏置電壓，該過程所述如下。輸出驅動器會產生一個推動電流供給負載，來響應上述輸入信號。雙晶體管補充支路會將支路電流供給電流鏡，來響應由上述輸入信號和偏置電壓產生的電壓差值。與該支路電流相稱的是，電流鏡之后從負載中牽引出牽引電流。當由輸出驅動器供給負載的推動電流與從負載中牽引入電流鏡的牽引電流相匹配時，因為負載中流動的凈電流為零，所以輸出級就被稱為“無功”。負載電路對輸入信號電壓的相應通常被稱為跨導。?

當輸出驅動器至少提供一些推動電流，電流鏡至少牽引一些牽引電流，本發明的輸出級就會提供一個大致線性的跨導。該線性跨導由輸出級接收，輸出級與推動路徑跨導的非線性成分相匹配，并且有一定的消除，與牽引路徑跨導的非線性成分相匹配。當提供一個足夠強的電壓作為輸入信號，推動電流或牽引電流中的一個就會停止流動。一旦兩者中的一個停止流動，輸出級就會停止消除輸出信號的非線性成分，取而代之的是進入功效得到改善的AB類操作。?