專利名稱：低導(dǎo)體放大器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種緩和輸入信號的變化并輸出的低導(dǎo)體放 大器。
背景技術(shù)：
在音頻裝置等從揚(yáng)聲器輸出聲音信號的裝置中，在音量劇 烈變化的情況下，存在產(chǎn)生爆裂音的情況。這是由于音頻放大 器的放大率隨著音量改變而被劇烈改變造成的。為了防止該爆 裂音的產(chǎn)生，可以使音量控制信號的上升、下降平緩。這樣， 為了使信號平緩，可以增大用于使信號平緩的電容器的容量， 或者減小提供給該電容器的電流量。
專利文南大l:曰本凈爭開2005—7308
發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的問題
然而，當(dāng)增大電容器的容量時，將其內(nèi)置于IC等半導(dǎo)體集 成電路變得困難。另外，當(dāng)減小輸出的電流量時，會相應(yīng)地增 大所受到的雜音等的影響。
用于解決問題的方案
本發(fā)明是 一 種使輸入信號的變化平緩并輸出的低導(dǎo)體放 大器，其特征在于，包括運算放大器，其正輸入端被輸入輸
入信號，負(fù)輸入端被反饋輸出信號；差動放大器，其根據(jù)該運 算放大器的輸出來進(jìn)行驅(qū)動；以及電容器，其利用該差動放大 器的輸出來進(jìn)行充放電，并得到輸出信號，對上述差動放大器 的電流源進(jìn)行脈沖驅(qū)動。
另外，優(yōu)選為上述差動放大器包含恒流電路； 一對差動 晶體管，流通該恒流電路的恒定電流，根據(jù)上述運算放大器的 輸出來進(jìn)行驅(qū)動； 一對電流反射鏡輸入側(cè)晶體管，分別流通流 入該 一對差動晶體管的電流；以及一對電流反射鏡輸出側(cè)晶體 管，連接到該一對電流反射鏡輸入側(cè)晶體管，利用流入一對電 流反射鏡輸出側(cè)晶體管的電流對上述電容器進(jìn)行充放電。
另外，優(yōu)選為上述一對電流反射鏡輸入側(cè)晶體管與電流反 射鏡輸出側(cè)晶體管的鏡像比小于1 。
另外，優(yōu)選為上述運算放大器具有根據(jù)輸入信號與輸出信 號進(jìn)行動作的 一 對差動晶體管，這些差動晶體管由M O S晶體管 構(gòu)成。
發(fā)明的效果
根據(jù)本發(fā)明，通過使放大器的驅(qū)動電流為脈沖，能夠?qū)㈦?流源的輸出電流量設(shè)為較大，并且減小電流量的總量，能夠維 持電容器的容量較小，有效地使輸出波形平緩。


圖l是表示實施方式所涉及的低導(dǎo)體放大器的結(jié)構(gòu)的圖。
圖2是表示輸入以及輸出的波形的圖。
圖3是表示階梯狀的上升的圖。
圖4是表示PWM控制的圖。
圖5是表示反射鏡結(jié)構(gòu)的例的圖。
圖6是表示恒流電路的脈沖驅(qū)動的結(jié)構(gòu)的圖。
圖7是表示運算放大器的結(jié)構(gòu)例的圖。
附圖標(biāo)記說明
CC1 CC7、 CCll、 CC12:恒流電^各；Ml ~ M4、 Mll~ M15、 Trl、 Tr2:晶體管。
具體實施例方式
下面，根據(jù)附圖來說明本發(fā)明的實施方式。
音量控制信號被輸入到運算放大器10的正輸入端。運算放 大器10具有互補(bǔ)的兩個輸出正輸出、負(fù)輸出。正輸出被提供 給N型晶體管Trl的柵極，負(fù)輸出被提供給N型晶體管Tr2的柵 極。兩個晶體管Trl、 Tr2的源極被共同連接，通過恒流電路CC1 接地。另外，晶體管Trl的漏極通過恒流電路CC2連接到電源 VCC，晶體管Tr2的漏極通過恒流電路CC3連接到電源VCC。
恒流電路CC2與上游連接到電源的恒流電i 各CC4進(jìn)行反射 鏡(mirror)連接，恒流電路CC3與上游連接到電源的恒流電路 CC5進(jìn)行反射鏡連接。另外，恒流電路CC4的下游通過恒流電 路CC6接地，恒流電路CC5的下游通過恒流電路CC7接地，電流 反射鏡連接CC7與CC6。
另外，恒流電路CC4與恒流電路CC6的連接點連接到另一 端接地的電容器的一端上，并且與輸出端連接。
并且，當(dāng)將恒流電路CC1的電流量設(shè)為I時，恒流電路CC6、 CC7的電流量被設(shè)定為I/4。另外，CC2與CC4的鏡像比(mirror ratio)以及CC3與CC5的鏡像比被設(shè)定為1: 2。因此，流入CC2、 CC3的電流基本為I/2,流入CC4、 CC5的電流基本為I/4。
另外，輸出端被負(fù)反饋到運算放大器10的負(fù)輸入端。因此， 運算放大器10的輸出根據(jù)輸入電壓發(fā)生變化使得輸出端與輸 入電壓一致。然后，根據(jù)運算放大器10的輸出，流入晶體管Trl、 Tr2的電流發(fā)生變化，與此相應(yīng)流入CC2、 CC3的電流發(fā)生變化， 流入CC4、 CC5的電流發(fā)生變化。由于流入CC6、 CC7的電流沒 有變化，因此對電容器C進(jìn)行其差分的量的充放電，輸出端的 電壓按照該電容器C的電壓而發(fā)生變化。
在此，恒流電路CC1被脈沖驅(qū)動。因此，流入恒流電路CC2、 CC3、 CC4、 CC5的電流也^^皮脈沖驅(qū)動。另外，在不存在流入恒 流電^各CC5的電流的情況下，電流也不流入恒流電^各CC7,電 流也不流入恒流電^各CC6 。
因此，通過減小對恒流電路CC1進(jìn)行脈沖驅(qū)動時的占空比， 可以不使恒流電路等的電流量變成那么小，能夠?qū)⒑懔麟娐吩O(shè) 置為普通的恒流電路，并且使電容器C的充放電電流成為微弱 的電流。因此，能夠使電容器C的容量成為能內(nèi)置于半導(dǎo)體集 成電路內(nèi)的較小容量，并且在充分的時間常數(shù)下使音量控制信 號平緩。
圖2表示音量控制信號變化為最小電平與最大電平的情況 時的輸入(虛線)與輸出(實線)。由此，能夠通過使用圖l的電路 使音量控制信號的劇烈變化平緩。
在此，音量控制信號的最小電平與最大電平的寬度例如被 設(shè)定為1.0V左右。在電子音量控制下，使用DAC(D/A轉(zhuǎn)換器) 將數(shù)字的指令轉(zhuǎn)換為模擬，如果DAC是100級(通常輸入采用128 級等)，則最小控制電壓為10mV。另一方面，如果通過脈寬調(diào) 制，在l個脈沖中進(jìn)行充放電的電壓變化沒有小于該最小控制 電壓，就無法完成最小控制電壓下的調(diào)整。因此，將l個脈沖 的電壓變化例如設(shè)定為2.5mV左右。
即，如圖3所示，音量控制信號上升時，電容器C通過脈沖 電流進(jìn)行充電，輸出呈階梯狀上升，與該一級對應(yīng)的一個脈沖 的電流量所形成的電容器C的電壓變化AV例如被設(shè)定為 2.5mV。
在此，當(dāng)設(shè)電容器C的容量為O50pF,設(shè)恒流電路CC4、 CC6的恒定電流為I，二2.5(iA時，用于AV二2.5mV的變化的充放電 時間w為w:CxAV/I，-50pF x 2.5mV/2.5|iA=50nsec。此外，如圖4
所示，PWM控制中的P是PWM的一個周期，w/P為占空比。
另夕卜，當(dāng)設(shè)V=l V的上升或者下降所需要的時間t為 <formula>formula see original document page 8</formula>,并設(shè)1.28V的變化所需的時間為a(msec/1.28V) 日于，<formula>formula see original document page 8</formula> . w=50pF . p/2.5|iA . 50nsec, a=400 . p。因此， 當(dāng)設(shè)P為4 x 10-6sec(250kHz)時，<formula>formula see original document page 8</formula>,占空比為 1.25%，當(dāng)設(shè)P為16 x 10-6sec(62.5kHz)時，a=6.4msec/l.28V,占 空比為3.125°/。等。
如上所述，通過4吏脈沖的占空比為1%以下，可以4吏a為幾 msec以上。因此，能夠利用較小容量的電容器獲得較大的時間 常數(shù)，使音量控制信號的上升、下降平緩，防止爆裂音。
在此，圖1中反射鏡連接的2個恒流電路例如可以由如圖5 所示的電流反射鏡電路構(gòu)成。在圖中示出了雙極性晶體管，但 是也可以是MOS型晶體管等。并且，恒流電路CC7以及CC6由N 型晶體管構(gòu)成的電流反射鏡電路構(gòu)成。
另外，圖l中進(jìn)行脈沖驅(qū)動的恒流電路CC1例如可以為圖6 所示的結(jié)構(gòu)。卩吏來自流通電流I的恒流電3各的電流1流過在漏極\ 柵極間短路的N型電流反射鏡輸入側(cè)晶體管Ml,使同樣的電流 流過柵極被共同連接的N型電流反射鏡輸出側(cè)晶體管M2。電流 反射鏡輸入側(cè)晶體管M1的源極通過總是導(dǎo)通的晶體管M3接 地。另一方面，電流反射鏡輸出側(cè)晶體管M2的源極與源極接地 的N型晶體管M4的漏極連接，對該晶體管的柵極輸入脈沖。
根據(jù)該電路，流入晶體管M2的電流為I，并僅在晶體管M4 導(dǎo)通的期間流入。因此，被提供給晶體管M4的柵極的脈沖能夠 僅在高電平時使晶體管M 2中流通電流I 。
并且，在圖7中示出了運算放大器10的結(jié)構(gòu)例。 一對輸入 中的負(fù)輸入被輸入到N型晶體管M11的柵極，正輸入被輸入到N 型晶體管M12的柵極。這些晶體管Mll、 M12的源極通過恒流
電路CC11接地。另外，晶體管M11的漏極通過P型晶體管M13 連接到電源，晶體管M12的漏極通過P型晶體管M14連接到電 源，這些晶體管M13、 M14的柵極被共同連接，晶體管M13的 漏極/柵極之間短路。晶體管M12與M14的漏極之間的連接點與 P型晶體管M15的柵極連接。晶體管M15的源極連接到電源，漏 極通過恒流電i 各CC 124妄地。
另外，晶體管M15的柵極/漏極之間通過電容器C11連接， 該晶體管M15與恒流電路CC12的連接點成為輸出端。
在這種電路中，上述電容器C的上游電壓被負(fù)反饋到晶體 管M11的柵極，輸出信號被提供到晶體管M12的柵極。然后， 對晶體管M15的4冊極施加與兩個輸入的差相應(yīng)的電壓，并從輸 出端OUT(+)輸出與其相應(yīng)的電壓。
在圖l中，運算放大器10存在正負(fù)的輸出，但是該圖7示出 了僅設(shè)置一個正輸出端作為輸出端的例。在這種一個輸出的情 況下，可以將差動晶體管Tr2的柵極設(shè)定為基準(zhǔn)電壓。另外，也 可以采用形成正負(fù) 一對的輸出的運算放大器作為運算放大器 10。
在此，重要的是使用MOS晶體管作為運算放大器10的一對 差動晶體管Mll、 M12。如果使用雙極性晶體管作為差動晶體 管，將導(dǎo)致從負(fù)反饋路徑提供基極電流，導(dǎo)致電容器C的電壓 發(fā)生變化。通過使用M O S晶體管作為運算放大器10的輸入側(cè)的 差動晶體管，即使將圖l的電容器C的上游電壓輸入晶體管Mll 的柵極也不需要流過電流，能夠防止輸出信號發(fā)生變化。
權(quán)利要求
1. 一種低導(dǎo)體放大器，使輸入信號的變化平緩并輸出，其特征在于，包括:運算放大器，其正輸入端被輸入輸入信號，負(fù)輸入端被反饋輸出信號；差動放大器，其根據(jù)該運算放大器的輸出而被驅(qū)動；以及電容器，其通過該差動放大器的輸出來進(jìn)行充放電，并得到輸出信號，對上述差動放大器的電流源進(jìn)行脈沖驅(qū)動。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的低導(dǎo)體放大器，其特征在于， 上述差動放大器包括恒流電^各；一對差動晶體管，流通該恒流電^各的恒定電流，#^居上述 運算放大器的輸出而被驅(qū)動；一對電流反射鏡輸入側(cè)晶體管，分另1 j流通流入該 一 對差動 晶體管的電流；以及一對電流反射鏡輸出側(cè)晶體管，連接到該 一對電流反射鏡 輸入側(cè)晶體管，利用流入一對電流反射鏡輸出側(cè)晶體管的電流對上述電容 器進(jìn)行充放電。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的低導(dǎo)體放大器，其特征在于， 上述一對電流反射鏡輸入側(cè)晶體管與電流反射鏡輸出側(cè)晶體管的鏡像比小于l。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的低導(dǎo)體放大器，其特征在于， 上述運算放大器具有根據(jù)輸入信號與輸出信號進(jìn)行動作的一對差動晶體管，這些差動晶體管由MOS晶體管構(gòu)成。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的低導(dǎo)體放大器，其特征在于，上述運算放大器具有根據(jù)輸入信號與輸出信號進(jìn)行動作的 一對差動晶體管，這些差動晶體管由MOS晶體管構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明提供一種低導(dǎo)體放大器，其利用小型電容器來得到較大的時間常數(shù)。在運算放大器(10)中，正輸入端被輸入輸入信號，負(fù)輸入端被反饋輸出信號。設(shè)置由根據(jù)運算放大器(10)的輸出來進(jìn)行驅(qū)動的晶體管(Tr1)以及(Tr2)形成的差動放大器，利用該差動放大器的輸出來對電容器(C)進(jìn)行充放電。然后，對上述差動放大器的電流源進(jìn)行脈沖驅(qū)動。
文檔編號H03F1/00GK101378247SQ200810146739
公開日2009年3月4日 申請日期2008年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月27日
發(fā)明者鹽田智基 申請人:三洋電機(jī)株式會社;三洋半導(dǎo)體株式會社