一種集成高增益放大器的制造方法
【專利摘要】一種集成高增益放大器，放大器電路中有一個高阻抗節(jié)點，還包括一個集電極耦合在高阻抗節(jié)點的三極管；用來檢測三極管發(fā)射極基極電壓以及產(chǎn)生校正電流的檢測電路耦合在高阻抗節(jié)點以提高放大器的增益，包括一個用來提供差分驅(qū)動信號的輸出極，校正電流流入一個耦合到電路中高阻抗節(jié)點的低阻抗節(jié)點。
【專利說明】一種集成高增益放大器
【技術(shù)領(lǐng)域】:
[0001]本發(fā)明涉及到一個集成高增益放大器，特別是一個增益通過控制放大器高阻抗節(jié)點的阻抗而增加的高增益放大器。
【背景技術(shù)】:
[0002]以前用來提高增益的電路，通常用共源共柵結(jié)構(gòu)提高放大器設(shè)備中rmu來提高放大器的增益。這種方法的缺點是，它引入了一個對設(shè)備匹配敏感的電壓偏移和漂移元件，增益的提高受設(shè)備匹配限制。

【發(fā)明內(nèi)容】
:
[0003]本發(fā)明的目的是提供一個隨著增益提高直流精度增加但不會降低放大器交流性能的集成放大器電路。
[0004]本發(fā)明的另一個目的是提供一個增益可以被微調(diào)的高增益集成放大器。
[0005]本發(fā)明的進一步的目的是提供一個阻抗取消是差分的，從而避免偏移降低的高增益集成放大器。
[0006]本發(fā)明更進一步的目的是提供一個增益不受設(shè)備匹配限制的放大器。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)解決方案:
[0008]本發(fā)明上述和其它的目的在一個具有高阻抗節(jié)點，發(fā)射極基極電壓隨著高阻抗節(jié)點擺動變化的三極管，用來檢測通過三極管發(fā)射極基極以及與擺動響應并且把電流耦合在高阻抗節(jié)點從而控制增益的高阻抗節(jié)點電壓的放大器中實現(xiàn)。
[0009]本發(fā)明提出一種集成高增益放大器，放大器電路中有一個高阻抗節(jié)點，還包括一個集電極耦合在高阻抗節(jié)點的三極管；用來檢測三極管發(fā)射極基極電壓以及產(chǎn)生校正電流的檢測電路稱合在聞阻抗節(jié)點以提聞放大器的增益。
[0010]本發(fā)明提出一種集成高增益放大器，包括一個用來提供差分驅(qū)動信號的輸出極，差分放大電路與接收驅(qū)動信號以及驅(qū)動高阻抗的節(jié)點相連，端子用來檢測高阻抗節(jié)點電壓變化以及給高阻抗節(jié)點提供電流以補償由于高阻抗節(jié)點電壓變化引起的電流變化。
[0011]本發(fā)明提出一種集成高增益放大器，包括一個用來提供差分驅(qū)動信號的輸出極，差分放大電路與接收驅(qū)動信號以及驅(qū)動高阻抗的節(jié)點相連，端子用來檢測高阻抗節(jié)點電壓變化以及給高阻抗節(jié)點提供電流以補償由于高阻抗節(jié)點電壓變化引起的電流變化，其中用來檢測高阻抗節(jié)點電壓變化的端子包括一個用來控制來自耦合到高阻抗節(jié)點上電流源的電流的差分放大器。
[0012]本發(fā)明提出一種集成高增益放大器，包括一個用來提供差分驅(qū)動信號的輸出極，差分放大電路與接收驅(qū)動信號以及驅(qū)動高阻抗的節(jié)點相連，端子用來檢測高阻抗節(jié)點電壓變化以及給高阻抗節(jié)點提供電流以補償由于高阻抗節(jié)點電壓變化引起的電流變化，其中用來檢測高阻抗節(jié)點電壓變化的端子包括一個用來控制來自耦合到高阻抗節(jié)點上的電流源的電流的差分放大器，電流由擴散致窄電阻器決定。[0013]本發(fā)明提出一種集成高增益放大器，一個放大電路具有一個高阻抗節(jié)點，電路包括一個集電極耦合到高阻抗節(jié)點的三極管，用來檢測三極管發(fā)射極基極電壓以及產(chǎn)生校正電流的檢測電路耦合在高阻抗節(jié)點以提高放大器的增益，放大電路包括一組共源共柵結(jié)構(gòu)放大器設(shè)備，其中之一提供高阻抗節(jié)點，它的發(fā)射極跟蹤高阻抗節(jié)點以及與一組基極連接用來檢測一組共源共柵結(jié)構(gòu)放大器設(shè)備發(fā)射極上電壓的三極管耦合，并且具有一個跟蹤高阻抗節(jié)點阻抗的電流，它的集電極提供耦合到高阻抗節(jié)點的電流。
[0014]進一步，校正電流流入一個耦合到電路中高阻抗節(jié)點的低阻抗節(jié)點。
[0015]對比專利文獻:CN2724295Y —種高速高增益放大器200420082875.2，CN201571026U 高增益放大器電路 200920238140.7
【專利附圖】

【附圖說明】:
[0016]本發(fā)明的上述以及其它的目的在與附圖相結(jié)合讀解時從以下的描述中更清楚地
理解: [0017]圖1是按照發(fā)明的體現(xiàn)的一個集成高增益放大器的示意圖；
[0018]圖2是按照發(fā)明的另一個體現(xiàn)的一個集成高增益放大器的示意圖；
[0019]圖3是按照發(fā)明的另外一個體現(xiàn)的一個集成高增益放大器的示意圖；
[0020]圖4，5，6，7，8，9，10和11展現(xiàn)了一個按照本發(fā)明其它體現(xiàn)的電路；
[0021]圖12，13，14，15和16展現(xiàn)了一個用來產(chǎn)生補償電流Iz的電路。
【具體實施方式】:
[0022]這項發(fā)明能夠通過測量發(fā)射極的電壓變化來檢測公共基極配置三極管的集電極電壓。一個公共基極配置三極管(或共源共柵結(jié)構(gòu)放大器)包括了一個輸入是發(fā)射極電流，輸出是集電極電流，且擁有固定的基極電壓的三極管。隨著集電極一發(fā)射極電壓改變，輸出電流也變化。在線性(非飽和)區(qū)三極管的輸出阻抗由于過早的影響可以在一個給定的工作點被描述。集電極電流的變化僅僅是對于早期電壓的電壓變化的比例(通常用VaS記三極管的一個重要的特點)。集電極電流的變化提高了三極管基極一發(fā)射極電壓的變化。在集電極電流和三極管基極——發(fā)射極電壓之間使用眾所周知的指數(shù)關(guān)系，就熱電壓vt，早期電壓^以及集電極電壓變化而言，變化可被計算。這種關(guān)系可近似指出，集電極電壓的變化通常遠遠少于早期電壓的變化。有了這個假設(shè)，集電極電壓的變化和發(fā)射極電壓的變化之間將存在線性關(guān)系。
[0023]如圖1所示納入本發(fā)明的放大器。放大器有一個被稱為折疊式共源共柵結(jié)構(gòu)放大器的單位增益配置。放大器以采用一個橫跨Q1Q2基極和R1R2 (R1R2是可選的)的差分輸入電壓以及把它轉(zhuǎn)換成一個從電流源I2I3減去的差分電流的方式工作。電阻R1R2是可選的并且可被去除如果其它電路元件被正確選用。不同的電流流AQ3Q4。伴隨著來自94用％標記的高阻抗節(jié)點的電流，通過Q3的電流由于電流誤差(由Q5Q6Q7Q8R3R4組成)被反向和總計。差分電流被轉(zhuǎn)化成一個電壓，電壓Vz等于差分電流乘以電阻Rz。電壓Vz需要一個單位增益緩沖器到輸出端。放大器的電壓增益由Rz和輸入?yún)^(qū)域的跨導決定。
[0024]在本發(fā)明中，電壓增益通過盡可能的取消Rz的影響來增加。Vz電壓變化(作為輸出擺幅)通過尋找Q3Q4(或者Q5Q6)發(fā)射極之間的電壓變化來檢測。由于Q3集電極不移動，它的發(fā)射極電壓保持不變。如上討論，Q4發(fā)射極電壓變化。Vz的擺幅會引起電流流進Rz。差分組合QziQz2通過Q3Q4的發(fā)射極以及用來接收電流的元件來檢測擺幅。定性地，可以看出如果考慮到Vz增加那么電流流進Rz。流進Rz的電流來自Q4的集電極。如果相等數(shù)量的電流可以從Q6減去，Rz的影響可以被消除。Q4發(fā)射極一基極的電壓會提高，這將導致Qzi的電流提高，Qz2的電流減少。Q7Q8的電流由于Qz2電流的減少會減少。Qzi電流的增加以及Q8電流的減少聯(lián)合起來降低Q6的電流。如果電流Iz選擇正確，Q6電流的減少會取消Rz的影響，這將把放大器的電壓增益提高到一個接近無窮的理論值。因為放大器直流平衡受影響不大，電路的差分性質(zhì)會產(chǎn)生一個低電壓偏移貢獻。實際上，由于Q3Q4集電極一發(fā)射極電壓的失衡，電路的內(nèi)置偏移電壓趨向降低。
[0025]給電流Iz設(shè)置一個值，這樣Rz電流的變化(由于Vz的變化)與QziQz2之間的電流變化(由于Vz的變化)相等。因此，它們?nèi)∠朔糯笃鞯碾娏鳌＝Y(jié)果完全依賴與共源共柵結(jié)構(gòu)放大器設(shè)備中的早期電壓以及與阻抗Rz成反比例。***由于溫度和進程的零點不變，Rz和早期電壓的溫度和進程的依賴應納入Iz。舉一個例子，如果Rz的值主要是三極管Q4的rmu,那么 Rz = BetaQ4*VaQ4/IcQ4。Iz 的值即 2 *IcQ4/BetaQ4 = 2*IbQ4。
[0026]存在許多產(chǎn)生Iz的不同方法，例如鏡像和擴大電路中其它地方一個類似的pnp中的Ib。另一個方法是使用一個與pnp構(gòu)造類似的擴散致窄電阻器。由于進程和溫度，使用一個pnp型擴散致窄電阻器確保了電流會跟蹤pnp的變化。為進一步確定Iz可以使用例如保險絲吹割或切割，齊納轟擊，或激光微調(diào)薄膜電阻等技術(shù)微調(diào)。還可以有更進一步的提高，這樣電源電壓變化可以保持為零。 [0027]這些提高可以在圖2中看出。在電路中，Q16Q17是共源共柵三極管，與圖1中Q3Q4的功能相似。使用的一個更復雜的電流鏡像由Q9QltlQ11Q12Q32Q33Q34R7R8R19組成。高阻抗節(jié)點在Qltl的集電極和Q16的集電極上。節(jié)點被Q54的發(fā)射極跟隨者緩沖，Q54由電流源Q13R9和它的共源共柵結(jié)構(gòu)放大器設(shè)備Q35偏置。Vz的電壓變化在共源共柵結(jié)構(gòu)放大器設(shè)備Q9Qltl的發(fā)射極上檢測。檢測電壓的三極管為Q4tlQ41,它們的輸出電流在Q9Qltl發(fā)射極低阻抗節(jié)點鏡像中被重置。電流Iz由擴散致窄電阻器RP2(被微調(diào))，Q38Q39Q51形成。降低Vz阻抗的主要貢獻者是916的1?。電阻Rp2結(jié)構(gòu)上與pnpQ16相似，在進程和溫度上會跟蹤它的變化。電流源其余部分由Q39以及共源共柵結(jié)構(gòu)放大器設(shè)備Q51組成。設(shè)備Q38用來補償隨電源電壓變化的電流。
[0028]本發(fā)明的另一個體現(xiàn)如圖3所示。在這個體現(xiàn)中，檢測電壓在共源共柵結(jié)構(gòu)放大器設(shè)備Q16Q17的發(fā)射極上。檢測器件QniQn2在鏡像電流中將輸出電流送入Q5Q6發(fā)射極的低阻抗節(jié)點。電流Iz由一個pnp型擴散致窄電阻器Rpflt以及設(shè)置在V+和Vbias減去Q16Q17QniQn2的\e之間的壓降設(shè)定。這個ISA簡單的實現(xiàn)可能也會不可能應用微調(diào)。
[0029]參照圖1，有兩種可能的檢測位置:Q3Q4的發(fā)射極；或Q5Q6的發(fā)射極。電壓可能通過npn或者pnp三極管被檢測到差分性。差分糾正電流可以被內(nèi)置在不同的低阻抗點=Q3Q4的發(fā)射極；Q5Q6的發(fā)射極；或者Q7Q8的發(fā)射極。電流Iz可以有很多不同的方式產(chǎn)生:鏡像電流，擴散致窄電阻器，定電阻。電流Iz應取決于降低Rz的主要貢獻者，以便優(yōu)化影響，它的產(chǎn)生應該與這些貢獻者相聯(lián)系，這樣便會跟蹤進程和溫度的變化。
[0030]圖1基本的電路中的一些變化在圖4-9中顯示。其它的變化包括反向共源共柵結(jié)構(gòu)放大器，這樣鏡像便由pnp三極管組成，共源共柵三極管是npn。這種變化，在圖10中顯示，也有兩個檢測點=V1V2,可使用pnp或者npn差分組合?？梢酝ㄟ^在圖3或圖11電路中提供共源共柵三極管來找到備選方案。產(chǎn)生Iz的方法有很多，包括如圖12-16中一些具有代表性的方法。
[0031]基本電路有很多變化。常見的成分有:通過尋找提供高阻抗節(jié)點的共源共柵結(jié)構(gòu)放大器設(shè)備發(fā)射極電壓變化來檢測一個增益級高阻抗節(jié)點的電壓幅度；檢測電壓差分性以免降低輸入偏移電壓；補償電流的產(chǎn)生會跟蹤被取消的阻抗；返還一個補償糾正電流給低阻抗節(jié)點；可選擇性地微調(diào)補償電流來優(yōu)化增益。
【權(quán)利要求】
1.一種集成高增益放大器，其特征是:放大器電路中有一個高阻抗節(jié)點，還包括一個集電極耦合在高阻抗節(jié)點的三極管；用來檢測三極管發(fā)射極基極電壓以及產(chǎn)生校正電流的檢測電路稱合在聞阻抗節(jié)點以提聞放大器的增益。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種集成高增益放大器，其特征是:包括一個用來提供差分驅(qū)動信號的輸出極，差分放大電路與接收驅(qū)動信號以及驅(qū)動高阻抗的節(jié)點相連，端子用來檢測高阻抗節(jié)點電壓變化以及給高阻抗節(jié)點提供電流以補償由于高阻抗節(jié)點電壓變化引起的電流變化。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種集成高增益放大器，其特征是:包括一個用來提供差分驅(qū)動信號的輸出極，差分放大電路與接收驅(qū)動信號以及驅(qū)動高阻抗的節(jié)點相連，端子用來檢測高阻抗節(jié)點電壓變化以及給高阻抗節(jié)點提供電流以補償由于高阻抗節(jié)點電壓變化引起的電流變化，其中用來檢測高阻抗節(jié)點電壓變化的端子包括一個用來控制來自耦合到高阻抗節(jié)點上電流源的電流的差分放大器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種集成高增益放大器，其特征是:包括一個用來提供差分驅(qū)動信號的輸出極，差分放大電路與接收驅(qū)動信號以及驅(qū)動高阻抗的節(jié)點相連，端子用來檢測高阻抗節(jié)點電壓變化以及給高阻抗節(jié)點提供電流以補償由于高阻抗節(jié)點電壓變化引起的電流變化，其中用來檢測高阻抗節(jié)點電壓變化的端子包括一個用來控制來自耦合到高阻抗節(jié)點上的電流源的電流的差分放大器，電流由擴散致窄電阻器決定。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種集成高增益放大器，其特征是:一個放大電路具有一個高阻抗節(jié)點，電路包括一個集電極耦合到高阻抗節(jié)點的三極管，用來檢測三極管發(fā)射極基極電壓以及產(chǎn)生校正電流的檢測電路耦合在高阻抗節(jié)點以提高放大器的增益，放大電路包括一組共源共柵結(jié)構(gòu)放大器設(shè)備，其中之一提供高阻抗節(jié)點，它的發(fā)射極跟蹤高阻抗節(jié)點以及與一組基極連接用來檢測一組共源共柵結(jié)構(gòu)放大器設(shè)備發(fā)射極上電壓的三極管耦合，并且具有一個跟蹤高阻抗節(jié)點阻抗的電流，它的集電極提供耦合到高阻抗節(jié)點的電流。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種集成高增益放大器，其特征是:校正電流流入一個耦合到電路中高阻抗節(jié)點的低阻抗節(jié)點。
【文檔編號】H03G3/20GK203813742SQ201320782249
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2013年11月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月27日
【發(fā)明者】不公告發(fā)明人 申請人:蘇州貝克微電子有限公司